Question

12．小强同学在探究“冰熔化时温度变化的规律”实验中．根据温度随时间变化的实验数据描绘了如图的图象．请你限据图象，回答下列问题：
（1）其中一个实验小组安装的实验装置如图所示，该装置存在的不足是没有用水浴法对试管加热，使物质受热不均匀．
（2）冰的熔点是0℃，冰从开始熔化到完全熔化完，经历了3分钟，图象BC段的状态是固液共存．
（3）图是其中一个实验小组画出的冰熔化时温度随时间变化的图象，请你利用图象分析说明冰的比热容小于水的比热容（假定每分钟受热物质吸收热量相等）．答：冰化水后质量不变，由图象可知，加热相同的时间内两者吸收的热量相等，
因为相同质量的不同物质吸收相同的热量时，温度变化小的物质比热容大，
所以水温度的变化小，比热容大．，根据图象可知冰的比热容是2.1×10³J/（kg•℃）．
（4）还想观察水的沸腾现象，她继续用酒精灯加热，她能（“能”或“不能”）观察到试管中水的沸腾现象．
（5）设冰的质量是0.01kg，请计算该物质在BC段吸收的热量1260J．

Answer 1

分析 （1）在研究物质熔化的实验中，使物质均匀受热是关键的步骤，这样才能保证所观察的温度变化更准确，可从这一角度分析实验装置中的不足之处；
（2）在熔化图象中，若有一段时间温度保持不变，则为晶体，此时的温度为熔点．
从开始熔化到完全熔化为熔化过程．在熔化之前为固态；熔化过程中为固液混合态；完全熔化后为液态．
（3）因质量是物质本身的一种属性、与状态无关可知，冰化水后质量不变；每分钟受热物质吸收热量相等，根据冰和水吸收1min相同的热量温度的变化判断水和冰比热容之间的关系．
（4）沸腾的条件；达到沸点，不断吸热．
（5）由图可知，从4min到5min升高的温度是10℃，根据Q_CD=cm△t可求得水吸收的热量，由图可知，冰的熔化时间为3min，冰的熔化过程所用时间为CD的3倍，然后可知该物质在BC段吸收的热量．

解答 解：（1）图中装置的缺点是没有采用水浴法给试管加热，造成试管受热不均匀，影响实验效果；
（2）从图象上看，在熔化过程中温度保持0℃不变，所以冰的熔点为0℃，冰从1min开始熔化到4min结束，熔化过程用了3min．
AB段还没有开始熔化，因此是冰吸热升温过程，BC段为晶体的熔化过程，所以处于固液混合态，
（3）质量是物质本身的一种属性、与状态无关，
所以冰化水后质量不变，
由图象可知，加热相同的时间（第0～1分钟和第4～5分钟）内两者吸收的热量相等，
因为相同质量的不同物质吸收相同的热量时，温度变化小的物质比热容大，
所以水温度的变化小，比热容大．
由Q_吸水=Q_吸冰可知，c_水m△t_水=c_冰m△t_冰，
由图象可知，△t_水=10℃，△t_冰=0-（-20℃）=20℃，
则c_冰=$\frac{1}{2}$c_水=$\frac{1}{2}$×4.2×10³J/（kg•℃）=2.1×10³J/（kg•℃）．
（4）沸腾的条件；达到沸点，不断吸热．试管中的水可以达到沸点，能继续吸热，所以会沸腾
（5）冰熔化成水，质量不变，水的质量m=0.01kg，
由图可知，从4min到5min升高的温度是10℃，
则水吸收的热量Q_CD=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.01kg×10℃=420J，
由图可知，冰的熔化时间为3min，冰的熔化过程所用时间为CD的3倍，且是同一酒精灯加热，所以BC段吸收额热量为CD段热量的3倍，
即Q_BC=3Q_CD=3×420J=1260J．
故答案为：
（1）没有用水浴法对试管加热，使物质受热不均匀；（2）0；3；固液共存；（3）冰化水后质量不变，由图象可知，加热相同的时间内两者吸收的热量相等，因为相同质量的不同物质吸收相同的热量时，温度变化小的物质比热容大，所以水温度的变化小，比热容大；2.1×10³；（4）能；（5）1260．

点评 本实验中，对如何合理装配实验器材也进行了相关考查，尤其是如何给物质均匀加热，这是本实验中的一个关键环节，值得我们在实践中关注．