Question

8．小明做“探究水的沸腾”实验时采用的实验装置如图甲所示．
（1）水沸腾时，杯口附近出现大量“白气”，“白气”是水蒸气遇冷液化（填物态变化名称）形成的．
（2）根据实验数据，小明作出了水的温度随时间变化图象，如图乙所示，由此可知，实验时水的沸点是98℃，此时的大气压小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）标准大气压．
（3）若烧杯内水的质量为0.2kg，则实验中0～3min内烧杯内的水吸收的热量是5.04×10³J．若酒精完全燃烧放出的热量有30%被烧杯中的水吸收，则至少要消耗0.45×10^-3kg酒精．[已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），酒精的热值为3.7×10⁷J/kg]．

Answer 1

分析 （1）“白气”是水蒸气遇冷液化形成的．
（2）液体沸腾时，不断吸收热量，温度保持不变，这个不变的温度是液体的沸点．1标准大气压下水的沸点是100℃．沸点跟气压有关，气压越高，沸点越高．
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量；
先利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求得放出的热量，再利用Q_放=mq求酒精的质量．

解答 解：（1）沸腾时水中冒出大量的水蒸气，水蒸气最冷后会液化成小水滴，形成“白气”；
（2）由图象知，水在沸腾时，保持98℃不变，所以此时水的沸点是98℃．
1标准大气压下水的沸点是100℃．沸点跟气压有关，气压越低，沸点越低．所以此时气压小于1标准大气压．
（3）水吸收的热量Q_吸=cm△t=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（96℃-90℃）=5.04×10³J；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得，酒精放出的热量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{3}J}{30%}$=1.68×10⁴J：
由Q_放=mq可得，酒精质量m_酒精=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{4}J}{3.7×1{0}^{7}J/kg}$≈0.45×10^-3kg．
故答案为：（1）液化；（2）98；小于；（3）5.04×10³；0.45×10^-3．

点评 本题考查“观察水沸腾的实验”，学会观察现象、记录数据，还考查了学生对吸热公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃烧放热公式Q_放=mq和效率公式的掌握和运用，属于基础题目．