题目内容

20.为了探究物质在固态和液态时的吸热能力,小明用酒精灯均匀加热0.4kg该种固体,假设这物质在单位时间内吸收的热量相同,根据实验数据绘制出的图线如图所示.通过查阅资料,已知该物质液态(BC阶段)时的比热容为3×103J/(kg•℃).
(1)该物质是晶体(晶体/非晶体),在B点时的内能大于(大于/小于/等于)在A点时的内能;
(2)该物质从第6min到第10min共吸收4.8×104 J的热量,该物质在固态(OA阶段)时的比热容为1.5×103 J/(kg•℃);该物质在AB段时间内吸收的热量为4.8×104 J.
(3)经测量BC阶段消耗热值为3.0×107J/kg的酒精10g(酒精完全燃烧),则在BC阶段的热转化效率为16%.

分析 (1)晶体熔化时吸热、内能增大,但温度不变.
(2)我们使用酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法.
根据Q吸=cm△t计算该物质吸收的热量.比较加热时间的关系,物质在固态(OA阶段)时吸收的热量等于BC(AB)段吸热的一半,根据Q吸=cm△t变形可求得该物质在固态(OA阶段)时的比热容;
(3)对酒精灯来说,有用功为被水吸引的热量,总功为酒精完全燃烧放出的热量,酒精灯的效率可用公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%来计算.

解答 解:(1)AB过程表示该物质在熔化过程中吸收热量、温度不变,是晶体,因此该物质在B点时的内能大于在A点时的内能;
(2)由图象知,在第6min水的温度为50℃,在第10min的温度为90℃,则:
Q吸=cm△t=3×103J/(kg•℃)×0.4kg×(90℃-50℃)=4.8×104J;
物质在固态(OA阶段)加热时间为BC段的二分之一,吸收的热量Q吸′=$\frac{1}{2}$Q吸=$\frac{1}{2}$×4.8×104J=2.4×104J,
由Q吸=cm△t可得:
c=$\frac{{Q}_{吸}′}{m△t}$=$\frac{2.4×1{0}^{4}J}{0.4kg×(50℃-10℃)}$=1.5×103J/(kg•℃);
该物质在AB段时间内吸收的热量与BC段吸收的热量相同,为4.8×104J;
(3)Q总=mq酒精=0.01kg×3.0×107J/kg=3×105J,
则BC阶段的热转化效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{4.8×1{0}^{4}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=16%.
故答案为:(1)晶体;大于;(2)4.8×104;1.5×103;4.8×104;(3)16%.

点评 此题是有关晶体熔化图象与比热大小的计算,考查了晶体的特点、转换法的运用及效率的计算,属于中档题

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