Question

小丽同学用如图1所示装置探究水沸腾的有关特点，他用一台功率为420W恒定的电加热器给质量为0.75kg的水加热，假设电加热器产生的热量全部被水吸收，得到了水的温度随时间变化的关系如图2．

（1）由图2可知，水的沸点是______℃，此时的大气压______一个标准大气压（填“大于”“小于”或“等于”），水从加热到沸腾所需的时间为______min；
（2）水沸腾前所吸收的热量为多少？）；
（3）水沸腾前电加热器消耗的电能为______J．
（4）小丽通过查找资料知道，不同液体汽化时所吸收的热量不同．物理学规定：单位质量的某种液体，汽化成同温度的气体时吸收的热量叫这种液体的汽化热，用字母L表示．
她想利用该装置来测量水的汽化热．
①原理探究：若质量为m的液体在T℃时全部汽化成T℃的气体时，吸收的热量为Q，请写出该液体的汽化热的表达式：L=______．
②数据记录和处理：

电加热器的功率/W	420
水刚开始沸腾时装置的初质量/g	950
停止加热时装置的末质量/g	710
从开始沸腾到停止加热的时间/min	20

汽化成水蒸汽的水的质量m=______kg；汽化成水蒸汽的水所吸收的热量是______J（不计热损失）；则水的汽化热L=______J/kg．

Answer 1

【答案】分析：（1）从图象看，当水吸热但不再升温时，说明此时对应的温度就是水的沸点，水在一标准大气压下的沸点是100℃，水从加热到沸腾的时间，就是图象中温度上升的一段所对应的时间；
（2）根据吸热公式Q_吸=cm（t-t），可求出水沸腾前吸收的热量；
（3）水沸腾前电加热器消耗的电能可利用公式W=Pt求出；
（4）①根据汽化时温度不变这一特点可知，结合汽化热的概念，可得出它的定义式；
②汽化成水蒸气的质量可用初质量减去末质量求出；汽化成水蒸气的水所吸收的热量则利用W=Pt求出；最后利用汽化热的公式求计算出水的汽化热．
解答：解：（1）读图可知，当水达到100℃时，继续加热，温度不再升高，这就是水的沸点，此时的大气压等于1标准大气压；图象中显示，水从开始加热计时，到达到沸点共历时10分钟；
（2）水沸腾前所吸收的热量：Q_吸=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×0.75kg×（100℃-20℃）=2.52×10⁵J；
（3）电加热器消耗的电能：W=Pt=420W×10×60s=2.52×10⁵J；
（4）①根据汽化热的定义可得，汽化热的表达式为L=；
②汽化成水蒸气的水的质量：m=950g-710g=240g=0.24kg；
汽化成水蒸气的水所吸收的热量：W′=Pt′=420W×20×60s=5.04×10⁵J；
水的汽化热：L===2.1×10⁶J/kg．
故答案为：（1）100，等于，10；（2）水沸腾前所吸收的热量为2.52×10⁵J；（3）2.52×10⁵；（4）①； ②0.24，5.04×10⁵，2.1×10⁶．
点评：（1）考查了水沸腾图象的分析，气压与水的沸点的关系；
（2）重点考查吸热公式的计算；
（3）重点考查电功公式的计算，虽然与吸热的数值相同，但这只是在理想状态下，即放出的热量全部被水吸收；
（4）①根据物理量的定义得出定义式，这也是我们在学习物理概念时经常用到的；②利用表格中的数据，选对公式或方法是解决此问题的关键．