Question

【题目】实验测得1 kg某物质温度随时间变化的图像如图所示.已知该物质固态时的比热容为2.1×103 J/ ( kg·℃).假设这种物质从热源吸热的功率恒定不变，根据图像解答下列问题:

(1)在最初2 min内，物质温度升高了40℃，则它吸收的热量和吸热功率分别为多少?

(2)该物质在熔化过程中吸收的热量是多少?

(3)该物质在液态下的比热容c2是多少?

Answer 1

【答案】(1) 8.4x104J；700 W.(2) 3. 36 x105J(3) 4.2x103J/(kg·℃)

【解析】

由图像知道，物体熔化时的温度保持不变，所以该物质属于晶体。前两分钟物质处于固体状态，是升温吸热过程；

（1）根据题意知道，该物质的质量是：m=1kg，比热容是：c1 =2.1×103 J/（kg℃），温度变化是：△t1 =40℃，

所以，该物质此过程吸收的热量是：Q吸 =c1 m△t1 =2.1×103 J/（kg℃）×1kg×40℃=8.4×104 J；

该物质的吸热功率是：P=Q吸/t=8.4×104J/120s=700W；

（2）由图象知道，熔化需要的时间是：t1 =8min=480s，

所以，熔化过程吸收的热量是：Q1 =Pt1 =700W×480s=3.36×105 J；

（3）由图像知道，物体全部熔化后，在t′=4min=240s内，物体升高的温度是：△t2 =40℃，由于吸热功率恒定不变，所以吸收的热量是：Q吸′=Pt′=700W×240s=1.68×105 J，

又因为Q吸 ′=c2 m△t2，所以，该物质在液态下的比热容是：c2 =Q吸′/m△t2=1.68×105J/1kg×40℃=4.2×103 J/（kg℃）。