Question

14．為了研究某湖水的污染問題，某中學(xué)“STS”小組的小明同學(xué)采集了如圖a所示的污水樣品，小麗同學(xué)正確地測量了樣品的質(zhì)量．當(dāng)天平平衡時，盤內(nèi)所加砝碼和標(biāo)尺上游碼的位置如圖b所示，小亮同學(xué)將樣品倒入圖c所示的密封隔熱的裝置中，用恒定功率為82W的電熱器加熱（不計(jì)熱損失和其他物體吸熱）．三人共同測得了表中所示不同時刻及對應(yīng)溫度的幾組數(shù)據(jù)

f/min	0	2	4	6	8	10	12	14
T/℃	23	39	55	71	87	103	103	103

（1）請以時間為橫軸，溫度為縱軸，依據(jù)表中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)畫出溫度隨時間變化的圖象．
（2）由圖a、圖b可以計(jì)算出污水的密度為1.01g/cm³；
（3）由圖象升高溫度段可計(jì)算出污水的比熱容為4.06×10³J/（kg•℃）；
（4）由圖象可知此實(shí)驗(yàn)測出污水的沸點(diǎn)是103℃；
（5）由于裝置密閉，加熱過程中，污水上方的氣壓大，致使污水沸點(diǎn)高，因此，此實(shí)驗(yàn)中測出的沸點(diǎn)可能比常壓下的沸點(diǎn)偏高；
（6）要想測出常壓下污水的沸點(diǎn)，在上述裝置中，你可以如何改進(jìn)？
答：在裝置蓋上開一個小孔．

Answer 1

分析 （1）利用描點(diǎn)法做出溫度隨時間變化的圖象；
（2）對于天平在讀數(shù)時，其所有砝碼的質(zhì)量加上游碼在標(biāo)尺上對應(yīng)的數(shù)據(jù)即為待測物體的質(zhì)量．又已知污水的體積，根據(jù)密度公式求出污水的密度；
（3）先根據(jù)W=Pt求出加熱器消耗的電能，然后根據(jù)表中數(shù)據(jù)讀出相應(yīng)時間內(nèi)污水溫度的變化，最后利用Q_吸=cm△t即可求出污水的比熱容；
（4）污水沸騰時溫度保持不變，據(jù)此確定污水的沸點(diǎn)；
（5）液體上方氣壓增大，液體的沸點(diǎn)升高，據(jù)此進(jìn)行分析解答；
（6）要想測出常壓下污水的沸點(diǎn)，可在裝置蓋上開一個小孔，這樣容器內(nèi)的氣壓與外部大氣壓相同．

解答 解：（1）根據(jù)表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)格中以橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為溫度，然后通過描點(diǎn)法在坐標(biāo)格中描出對應(yīng)時間的溫度，最后將各點(diǎn)用直線連接起來，得到溫度隨時間的變化的圖象，如下圖所示：
 
（2）此時所有砝碼的質(zhì)量是100g+50g=150g，標(biāo)尺的分度值是0.5g，故標(biāo)尺的示數(shù)是2.5g，所以被測污水樣品的質(zhì)量是m=150g+1.5g=151.5g，污水的體積：v=150ml=150cm³，
則污水的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{151.5g}{150c{m}^{3}}$=1.01g/cm³；
（3）因?yàn)闊o能量損失，給污水加熱2分鐘，污水吸收的熱量：Q_吸=W=Pt=82W×2×60s=9840J；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，污水加熱兩分鐘后，溫度變化量為：△t=39℃-23℃=16℃，
污水的質(zhì)量：m=151.5g=0.1515kg；由：Q_吸=cm△t，得污水的比熱容：c=$\frac{{Q}_{吸}}{m△t}$=$\frac{9840J}{0.1515Kg×16℃}$=4.06×10³J/（kg•℃）；
（4）由于污水沸騰時溫度保持不變，據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，污水的沸點(diǎn)是103℃；
（5）由于裝置密閉，加熱過程中，污水上方的氣壓變大，污水的沸點(diǎn)升高，因此，此實(shí)驗(yàn)中測出的沸點(diǎn)可能比常壓下的沸點(diǎn)偏高；
（6）可在裝置蓋上開一個小孔，這樣容器內(nèi)的氣壓與外部大氣壓相同，便可測出常壓下污水的沸點(diǎn)．
故答案為：（1）如圖所示；（2）1.01g/cm³；（3）4.06×10³J/（kg．℃）；（4）103℃；（5）大；  高；  高；（6）在裝置蓋上開一個小孔．

點(diǎn)評 本題考查了量筒和托盤天平的讀書以及密度公式、吸熱公式、電功公式的靈活應(yīng)用等，關(guān)鍵是根據(jù)表格得出相關(guān)的信息．