Question

14．為了研究某湖水的污染問題，某中學“STS”小組的小明同學采集了如圖a所示的污水樣品，小麗同學正確地測量了樣品的質量．當天平平衡時，盤內所加砝碼和標尺上游碼的位置如圖b所示，小亮同學將樣品倒入圖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溫度的幾組數據

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，依據表中的數據描點畫出溫度隨時間變化的圖象．
（2）由圖a、圖b可以計算出污水的密度為1.01g/cm³；
（3）由圖象升高溫度段可計算出污水的比熱容為4.06×10³J/（kg•℃）；
（4）由圖象可知此實驗測出污水的沸點是103℃；
（5）由于裝置密閉，加熱過程中，污水上方的氣壓大，致使污水沸點高，因此，此實驗中測出的沸點可能比常壓下的沸點偏高；
（6）要想測出常壓下污水的沸點，在上述裝置中，你可以如何改進？
答：在裝置蓋上開一個小孔．

Answer 1

分析 （1）利用描點法做出溫度隨時間變化的圖象；
（2）對于天平在讀數時，其所有砝碼的質量加上游碼在標尺上對應的數據即為待測物體的質量．又已知污水的體積，根據密度公式求出污水的密度；
（3）先根據W=Pt求出加熱器消耗的電能，然后根據表中數據讀出相應時間內污水溫度的變化，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，據此確定污水的沸點；
（5）液體上方氣壓增大，液體的沸點升高，據此進行分析解答；
（6）要想測出常壓下污水的沸點，可在裝置蓋上開一個小孔，這樣容器內的氣壓與外部大氣壓相同．

解答 解：（1）根據表格中的實驗數據，在坐標格中以橫坐標為時間，縱坐標為溫度，然后通過描點法在坐標格中描出對應時間的溫度，最后將各點用直線連接起來，得到溫度隨時間的變化的圖象，如下圖所示：
 
（2）此時所有砝碼的質量是100g+50g=150g，標尺的分度值是0.5g，故標尺的示數是2.5g，所以被測污水樣品的質量是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）因為無能量損失，給污水加熱2分鐘，污水吸收的熱量：Q_吸=W=Pt=82W×2×60s=9840J；根據表中數據可知，污水加熱兩分鐘后，溫度變化量為：△t=39℃-23℃=16℃，
污水的質量：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，據表中數據可知，污水的沸點是103℃；
（5）由于裝置密閉，加熱過程中，污水上方的氣壓變大，污水的沸點升高，因此，此實驗中測出的沸點可能比常壓下的沸點偏高；
（6）可在裝置蓋上開一個小孔，這樣容器內的氣壓與外部大氣壓相同，便可測出常壓下污水的沸點．
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、電功公式的靈活應用等，關鍵是根據表格得出相關的信息．