Question

12．甲同学设计了以下实验来验证“100℃的水蒸气变成100℃的水时，要放出热量”．（实验中的热损失及热胀冷缩对实验的影响忽略不计） 
①将一定质量温度为t₁的冷水装入一个双层玻璃真空保温杯中，液面如图甲所示位置．标记为A；
②向杯中插入导管，将100℃的水蒸气通入保温杯的冷水中（水蒸气全部被吸收），发现杯中水面明显上升；
③一段时间后，停止通入水蒸气，移出导管后，杯中液面位置如图乙所示，标记为B，再测出此时杯中水的温
度为t₂，比较发现t₂高于t₁．
（1）该同学认为t₂高于t₁的原因是水蒸气液化放热．所以结论是正确的；
（2）乙同学却认为以上的实验方案设计的不合理，他认为：100℃的水蒸气变成100℃的水时，如果不放出热量，也会出现t₂高于t₁．他的理由是100℃的水放热，冷水吸热，温度升高．
（3）乙同学补充的方案是：另取一个与甲同学实验时相同的真空保温杯，倒入与甲同学实验时相同体积、相同温度的冷水，再向保温杯的冷水中倒入lOO℃热水，直至总水量与甲同学实验时保温杯中热水的水量相等，混合均匀后立即测出此时杯中水的温度t₃．如果t₃小于t₂（选填“大于”、“等于”或“小于”），即可证明甲同学观点正确．

Answer 1

分析 （1）物质由气态变成液态的过程叫做液化，液化放热；
（2）根据发生热传递的作答；
（3）如果t₃小于t₂，说明在操作②中，相同质量、相同初温的冷水吸收了更多的热量，在其它条件相同的情况下，则证明了100℃的水蒸气变成100℃的水时，要放出热量．

解答 解：（1）将水蒸气通入装有冷水的双层玻璃真空保温杯中，水蒸气遇冷放热液化成水珠，所以结论是正确的；
（2）热水温度高于冷水的温度，存在温度差，所以热水要放出热量，冷水吸收热量，冷水的温度升高，所以t₂高于t_l；
（3）另取一个与甲同学实验时相同的真空保温杯，倒入与甲同学实验时相同体积、相同温度的冷水，再向保温杯的冷水中倒入lOO℃热水，直至总水量与甲同学实验时保温杯中热水的水量相等，混合均匀后立即测出此时杯中水的温度t₃．如果t₃小于t₂，说明在其它条件相同的情况下，100℃的水蒸气液化成100℃水时要放热，即可证明甲同学观点正确．
故答案为：（1）水蒸气液化放热；
（2）100℃的水放热，冷水吸热，温度升高；
（3）小于．

点评 本题考查液化及液化放热现象及热传递的条件，注意理解对比实验和控制变量法的应用．