Question

11．小明探究物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，今把20g某种固态碾碎后放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热．根据实验数据画出的图象如图乙所示．根据图象回答问题：
（1）这种物质是晶体（选填“晶体”或“非晶体”）．
（2）这种物质的沸点是90℃．
（3）这种物质的液态比热容c=3×10³J/（kg•℃），从熔点升高到沸点吸热2.4×10³J．实验结束时，小明发现从开始加热到实验结束的10min内消耗酒精约5g．请估算出这种装置能量的转化效率约为8%．（酒精的热值3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）晶体在熔化过程中吸收热量，且温度保持不变，即晶体有一定的熔点．
（2）如图乙，物质先吸热温度升高，到达熔点，不断吸热，温度保持不变，全部熔化之后，温度再升高，不断吸热，液体的温度升高，到达沸点，不断吸热，温度不变，完成沸腾过程．
物质在沸腾过程中温度保持不变，这个不变的温度是晶体的沸点．
（3）利用公式Q=cm（t-t₀）求从熔点（图象中C点）升高到沸点（图象中D点）吸收的热量；再根据加热时间，计算整个过程中吸收的总热量．
由乙图可知加热时间，则可求出从开始加热到实验结束的10min共吸收的热量；再利用燃料的热值公式Q=mq求出燃料完全燃烧放出对热量；
利用效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出这种装置能量的转化效率．

解答 解：（1）这种物质在熔化过程中不断吸收热量，温度保持不变．所以该物质是晶体．
（2）DE段是物质的沸腾过程，沸点为90℃．
（3）由图知，t₀=50℃，t=90℃，
Q=cm（t-t₀）=3×10³J/（kg•℃）×0.02kg×（90℃-50℃）=2400J；
由图可知该物质从熔点升高到沸点用了2min，从开始加热到实验结束共用10min，所以从开始加热到实验结束该物质吸收的热量：
Q_吸=$\frac{10min}{2min}$×24OOJ=12000J，
5g酒精完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=0.005kg×3.0×10⁷J/kg=150000J，
这种装置能量的转化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{12000J}{150000J}$×100%=8%．
故答案为：（1）晶体；（2）90；（3）2.4×10³；8．

点评 本题是一道热学综合题，主要考查了晶体熔化时的特点、热量及效率的计算，关键是要理解概念．