第8讲 热学实验专项
命题分析
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
探究固体熔化时温度的变化规律 省题16 __ __ 省题9 __
探究水在沸腾前后温度变化的特点 __ __ 省题16 省题18 __
比较不同物质吸热的情况 __ __ __ __ __
【课程标准】
1.1.3 经历物态变化的实验探究过程,知道物质的熔点、凝固点和沸点,了解物态变化过程中的吸热和放热现象。
3.3.2 通过实验,了解比热容。
4.2.1 探究水在沸腾前后温度变化的特点。
例 用酒精灯、烧杯、温度计等,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
实验一 探究固体熔化时温度的变化规律
实验图解
实验器材 铁架台、酒精灯、火柴、温度计、石棉网、烧杯、试管、停(秒)表、海波、石蜡、水等。
实验装置
实验步骤 (1)在两个分别盛有海波和石蜡的试管中各插入一支温度计,再将试管放在盛水的烧杯中,使试管能均匀受热。
(2)用酒精灯外焰对烧杯缓慢加热,观察海波和石蜡的变化情况,以及温度计示数的变化。
(3)待海波温度升至40 ℃,石蜡的温度升至50 ℃,每隔1分钟记录一次温度计的示数,在海波和石蜡完全熔化后再记录3~4次。
实验结论 (1)海波有固定的熔点,熔化过程不断吸热,温度不变。
(2)石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀,逐渐熔化为液态,整个熔化过程石蜡不断吸热,温度持续升高。
例1 某学习小组设计了如图甲所示的装置来探究冰熔化时温度的变化规律。
[设计与进行实验]
(1)陶土网的主要作用是________;为完成实验还需要的测量工具是________。
(2)安装图甲装置时,应按照________(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行安装;按照实验规范要求,调整铁圈A,确定其高度时,________(选填“需要”或“不需要”)点燃酒精灯。
(3)实验应选取________(选填“大冰块”或“碎冰”)装入试管内进行实验效果更好。实验采用“水浴法”加热,不但能使冰________,而且冰的温度上升速度较________(选填“快”或“慢”),便于记录数据。
(4)实验所用温度计是根据液体________的性质制成的,某时刻温度计的示数如图乙所示,读取示数时正确的读数方法是视线________(选填“A”“B”或“C”),温度计示数为________ ℃。
(5)实验结束后,熄灭酒精灯的正确方法是________(选填“用嘴吹灭”或“用灯盖盖灭”)。
[分析与论证](重点)
(6)根据实验数据绘制的冰熔化时温度随时间变化的图象如图丙所示,分析图象可知:
①冰是________(选填“晶体”或“非晶体”),理由是_______________________________。
②冰的熔点是________ ℃,加热到第6 min时物质处于________态。
③从开始熔化到完全熔化大约持续了________ min。
④冰熔化时的特点是不断________,温度________。
[交流与评估](难点)
(7)分析图丙发现,AB和CD两段图线中,温度升高快慢不同,是因为物质在不同状态时的________(选填“密度”或“比热容”)不同造成的。
[拓展设问]
(8)当冰全部熔化后,持续给试管加热,最终试管中的水_______________________________(选填“会”或“不会”)沸腾,原因是____________________________________________。
(9)实验结束后烧杯中的水面降低了,其原因是________________________________。
(10)为了验证冰熔化过程中需要持续吸热,某同学将装有正在熔化的冰的试管从水中取出来,静置在室内,过了一段时间,发现冰全部熔化,由此认为冰熔化时不需要持续吸热,请你对该同学观点的正确性进行简单的评析:_______________________________________。
(11)另一小组用质量为m1的海波做晶体熔化实验,绘制的海波熔化时温度随时间变化的图象如图丁中的实线a。若用质量为m2(m2>m1)的海波做实验,得到的图象可能是图丁中的________(选填“b”“c”或“d”)。
答案 (1)使烧杯受热均匀 停(秒)表 (2)自下而上 需要 (3)碎冰 受热均匀 慢 (4)热胀冷缩 B 5.2 (5)用灯盖盖灭 (6)①晶体 冰有固定的熔点 ②0 固液共存 ③4 ④吸热 保持不变 (7)比热容 (8)不会 没有温度差,试管中的水达到沸点
后不能继续吸热 (9)一部分水汽化变成水蒸气分散到空气中 (10)该同学忽略了冰可以从室内空气中吸热,得出的观点不正确 (11)c
实验二 探究水在沸腾前后温度变化的特点
实验图解
实验器材 铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、停(秒)表
实验装置
实验步骤 (1)用烧杯装适量热水,按实验装置图组装各器材;
(2)点燃酒精灯对烧杯加热,水温达90 ℃后,每隔1 min记一次温度值,直到水沸腾5 min为止;
(3)据记录的温度值,绘制水的沸腾图象。
实验结论 (1)水沸腾时发生剧烈汽化现象;
(2)水沸腾时温度不变;
(3)水沸腾时需要吸热。
思维点拨 石棉网有使烧杯均匀受热的作用;实验中为了节约能源、适当缩短实验时间,可以采取适当减少烧杯中水的量、用初温较高的水加热、用带孔的硬纸板盖严烧杯等措施。
例2 小明所在的物理兴趣小组想“探究水在沸腾前后温度变化的特点”。
[设计与进行实验]
(1)组装器材时要求铁圈的高度要合适的原因是__________________________,器材组装时合理的安装顺序是________(填序号:①烧杯和水②酒精灯③铁夹和温度计④铁圈和陶土网)。
(2)实验时在烧杯上方需要盖上纸板,其目的是________,从而缩短加热时间;纸板上带小孔的作用是______________________________________________________________。
(3)如图甲是小明安装的实验装置图,图中存在的错误是________,改正的方法是________;若不改正这一错误直接进行实验,会使温度的测量值________(选填“偏高”或“偏低”)。
(4)小明向烧杯中倒入适量90 ℃的水进行实验,这样做的好处是_______________________。
(5)实验中观察到水沸腾前和沸腾时,水中气泡上升过程如图乙所示,其中________(选填“A”或“B”)是水沸腾时水中气泡的情况。
[分析与论证](重点)
(6)小明每隔1 min观察1次温度计的示数记录在下表中
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8
温度/℃ 90 92 94 96 98 99 99 99
①在第7 min小明忘记记录数据,此时的水温度应为________ ℃。
②由实验数据分析可知,此地大气压________(选填“小于”或“大于”)1个标准大气压。
③水沸腾过程的特点是:不断________,温度________。
[交流与评估](难点)
(7)小明为提高水的沸点,换用火力更大的酒精灯加热,这种做法________(选填“可行”或“不可行”),原因是:_____________________________________________________。
[拓展设问]
(8)实验过程中是通过________的方式增加水的内能的,水沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,“白气”是水蒸气遇冷________形成的。
(9)实验结束后撤去酒精灯,水还能继续沸腾一小会儿,有同学认为水沸腾时不需要吸热,这种判断是________(选填“正确”或“错误”)的,水能继续沸腾的原因是____________。
(10)同学小丽和小明用完全相同的实验装置同时开始实验,绘制的图象却不一样,如图丙所示,其中水的质量较大的图象为________(选填“a”或“b”)。
(11)实验完成后老师给同学们进行了图丁的实验演示:水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底喷洒冷水,结果发现已停止沸腾的水又重新沸腾。这是因为喷洒冷水时烧瓶内的水蒸气________(填物态变化名称)导致水面上方的气压减小,沸点________(选填“升高”或“降低”)造成的。
答案 (1)确保使用酒精灯外焰加热 ②④①③ (2)减少热量损失 确保烧杯内气压与外界大气压相等 (3)温度计的玻璃泡接触到烧杯底 向上移动铁夹A和温度计 偏高 (4)可以缩短实验时间 (5)A (6)①99 ②小于 ③吸热 保持不变 (7)不可行 水的沸点与水面上方气体压强有关,与酒精灯的火力大小无关 (8)热传递 液化 (9)错误 陶土网温度高于水,水能继续吸热 (10)b (11)液化 降低
实验三 比较不同物质吸热的情况
实验图解
实验器材 完全相同的电加热器2个;完全相同的烧杯2个;完全相同的温度计2只;托盘天平1个;停(秒)表1个;水和食用油若干。
实验装置
实验步骤 (1)用托盘天平分别称取质量相同的水和食用油,然后把水和食用油分别装入两个相同的烧杯中。
(2)观察温度计的示数,记下加热前水和食用油的温度。
(3)同时接通两个电加热器的电源,对水和食用油加热4~6 min(可以根据实际情况调节加热时间)。
(4)停止加热,同时读出两只温度计的示数,记下加热后水和食用油的温度。
(5)算出加热过程中水和食用油升高的温度。
(6)处理实验数据。
实验结论 质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;质量相等的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度不同。实验说明不同种类的物质吸热本领不同。
注意事项 (1)加热装置用电加热器,是因为电加热器能够比酒精灯更准确地实现相同时间内放出的热量相同。
(2)温度计的玻璃泡要全部浸入液体中,而且玻璃泡不能碰到容器底、容器壁或电加热器。
(3)实验过程中,可以用玻璃棒进行搅拌,使液体受热均匀。
(4)为了使实验结论更加具有普遍性,可以选用更多不同种类的液体进行实验,从而减小实验的偶然性。
思维点拨 (1)判断不同物质吸热本领的大小,有两种方法:①可判断两种物质在升高相同温度的情况下,所用时间的多少。用时较多的,说明吸收的热量多,则比热容较大。②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下,升高温度的多少。温度升高较多的,则比热容较小。
(2)根据实验数据或图象进行分析结论时,加热相同的时间,质量相同的不同物质,由比热容小的吸热本领小,所以升高的温度更高。本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短,所用的方法为转换法。比较不同物质吸热能力时,控制质量、吸收的热量(加热时间)相同,比较升高温度的多少,采用了控制变量法。
例3 为探究水和食用油的吸热能力,小明用如图甲、乙所示两套完全相同的装置进行探究,已知水的质量为300 g。
[设计与进行实验]
(1)实验应选取初温和________(选填“体积”或“质量”)相同的水和食用油。除了图中所示的实验器材外,还需要的测量工具有停(秒)表和________。
(2)实验采用电加热器的好处是________、________。(合理即可)
(3)实验时,两烧杯中放入相同的电加热器,可以通过比较________来判断两种液体吸收热量的多少;当水和食用油吸收相同的热量时,可以通过比较________来判断两种液体吸热能力的强弱。(均选填“加热时间”或“温度变化量”)
[分析与论证]
(4)小明每隔2 min记录一次水和食用油的温度,将实验数据记录在下表中,一段时间后,撤去加热器。
时间/min 0 2 4 6 8 10
水的温度/℃ 5 10 15 25 30
食用油的温度/℃ 5 15 25 35 45 55
①其中第6 min时水的温度如图乙所示,其示数为________ ℃,根据表格中的实验数据,在图丙中画出水和食用油的温度随时间变化的图象。
②分析图象可知,当水和食用油升高相同温度时,________需要的时间短,________的吸热本领更强。(均选填“水”或“食用油”)
[拓展设问]
(5)水在0~10 min过程中吸收的热量是_____ J[不计热量损失,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)],食用油的比热容为________ J/(kg·℃),若采用酒精灯加热使水吸收相同的热量(热效率为50%),则酒精释放的热量为________ J,酒精燃烧一段时间后,热值________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)(实际应用)在冬天,如果想自制暖手袋,根据实验结论应选择________(选填“食用油”或“水”)作为供暖物质效果更佳。
(7)(创新实验)小明还想知道家里的陈醋和大豆色拉油哪个吸热能力强。他把质量和初温都相同的陈醋和大豆色拉油,分别装入两个相同的试管,放入沸水中加热,如图丁所示。此装置的好处是________________________________________________________(写出一条即可)。
答案 (1)质量 天平 (2)更容易控相同时间内提供的热量相同 内部加热,热量损失少 (3)加热时间 温度变化量 (4)①20 如图所示 ②食用油 水 (5)3.15×104 2.1×103 6.3×104 不变 (6)水
(7)陈醋和大豆色拉油受热均匀(或可以保证陈醋和色拉油在相同时间内吸收的热量相同)
实验一 探究固体熔化时温度的变化规律
1.(2023·深圳二模)架设两套完全相同的(如图甲所示)加热装置,两套装置的试管中分别装有少量的相等体积的M固体和N固体。它们的加热时间—温度曲线如图乙所示(M为实线,N为虚线),在35 min内M物质从固体熔化成了液体,N物质始终是固体。则下列说法正确的是( )
A.由图乙可知M、N肯定都是晶体
B.N固体的熔点是80 ℃
C.第12 min时M物质是固态
D.“水浴法”缺点是加热温度一般不会超过100 ℃
答案 D
解析 由题图乙可知,M有一段时间不断吸热,但温度不再升高,说明此时物质达到了熔点,正在熔化,因此这种物质属于晶体,但在35 min内N物质始终是固体,水浴法只能加热到100 ℃,不能由此确定N是晶体还是非晶体,故A错误。不能确定N是晶体还是非晶体,故不知道N固体的熔点,故B错误。由题图乙可知,第12 min时M在熔化过程中,处于固液共存态,故C错误。将装有固体的试管放入水中加热,这是水浴法,采用水浴法,温度变化比较均匀,并且变化比较慢,便于记录实验温度,缺点是加热温度一般不会超过100 ℃,故D正确。
2.(2020·广东)在“探究冰熔化时温度的变化规律”实验中,某时刻温度计的示数如图甲所示,其示数为________ ℃。图乙是冰熔化时温度的变化曲线。由图乙可知,冰在熔化过程中,温度________(选填“升高”“降低”或“不变”),内能________(选填“增加”“减少”或“不变”)。
答案 2 不变 增加
解析 由题图甲可知,温度计的分度值为1 ℃,示数为2 ℃;由题图乙可知,冰在熔化的过程中吸热,温度保持不变,内能增加。
3.(2023·广州越秀区模拟)小明同学想探究某晶体的熔化特点,他对1 kg的该固体晶体进行加热,如图所示是其温度随时间变化的图象,此过程晶体的质量保持不变。
(1)该晶体熔化过程用时________ min,此过程________(选填“需要”或“不需要”)吸收热量,该晶体在4 min时的分子总动能________(选填“大于”“小于”或“等于”)2 min时的分子总动能。
(2)已知该晶体的c固小于c液,能否比较该晶体在AB段吸收的热量QAB与CD段吸收的热量QCD的大小关系,如能请写出判断依据,如不能,请说明理由。
________________________________________________________________________。
答案 (1)4 需要 等于 (2)能;CD段加热时间大于AB段加热时间
解析 (1)通过实验过程发现:该物质熔化时的特点是吸收热量,温度不变;完成熔化过程共用时间为5 min-1 min=4 min;由于温度不变,分子热运动剧烈程度不变,分子动能不变,故该晶体在4 min的分子总动能等于2 min时的分子总动能。
(2)已知该晶体的c固小于c液,AB段加热时间小于CD段加热时间,故AB段吸收的热量QAB小于CD段吸收的热量QCD。
实验二 探究水在沸腾前后温度变化的特点
4.(2023·滨州)如图所示是某小组“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置及根据实验数据绘制的图象,下列分析正确的是( )
A.水不断冒出“白气”是沸腾现象
B.水沸腾时,水中上升的气泡由大变小
C.水沸腾时温度不变,不需要吸热
D.该实验地点的气压低于标准大气压
答案 D
解析 水不断冒出“白气”不是沸腾现象,是水蒸气遇冷液化成的小水滴,故A错误;水沸腾时气泡上升逐渐变大,至液面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中,故B错误;水沸腾时虽然温度不变,但是需要吸热,故C错误;标准大气压下水的沸点是100 ℃,由题图可知水的沸点为98 ℃,低于标准大气压下的沸点,所以该实验地点的气压低于标准大气压,故D正确。
5.(2023·东莞模拟)某实验小组用如图甲所示的装置探究“水的沸腾”实验。
(1)本次测温物质在表中,由表格中数据可知,本次实验应选用测温物质为________的温度计。
测温物质 凝固点/℃ 沸点/℃
水银 -39 357
酒精 -117 78
(2)实验小组观察到水沸腾前和水沸腾时水中气泡的情况如图乙、丙所示,图中________(选填“乙”或“丙”)是水在沸腾时的情况。
(3)如图丁所示,其中a,b是两个实验小组分别绘制的沸腾图象,由图象可知:实验中他们两个组所用水的________不同。
答案 (1)水银 (2)乙 (3)质量
解析 (1)由题图丁可知,沸水的温度是98 ℃,而酒精的沸点是78 ℃,水银的沸点是357 ℃,水银的沸点高于沸水的温度,所以本实验应选用测温物质为水银的温度计。
(2)因为水沸腾时,整个容器中水温相同,水内部不停地汽化,产生大量的水蒸气进入气泡,故气泡上升时越来越大,所以题图乙是水在沸腾时的情况。
(3)所用水的初温和末温相同,加热时间不同(即吸收热量不同),由比热容公式Q=cmΔt可知实验中所用水的质量不同。
6.(传统文化)(2023·深圳福田区二模)小琪在峨眉山旅游时了解到这样一段材料:
“山顶有泉,煮米不成饭,但碎如砂粒。万古冰雪之汁,不能熟物,余前知之。自山下携水一缶来,财自足也。”(节选自范成大《峨眉山行记》)
时间/min 1 2 4 5 6 7
水温/℃ 82 88 91 91 91
小琪认为“不能熟物”并不是因为用了“万古冰雪之汁”,而是另有原因。于是他采集泉水样品,用如图装置进行实验。
(1)实验时,每隔1 min记录一次温度。第2 min初温度计示数如图甲,为________ ℃。由表中数据可知,当时水的沸点是________ ℃。
(2)第7 min末,小琪在烧瓶上塞上木塞,并用注射器向烧瓶内打气,发现水温升高至图乙所示位置。由此可知,山顶泉水“不能熟物”不是水的问题,而是________影响了水的沸点。
答案 (1)84 91 (2)气压
解析 (1)由题图甲可知此时温度计的分度值是1 ℃,且液柱的液面在80~90 ℃之间,所以示数为84 ℃;由表格中数据知,从第5分钟开始,水温度保持91 ℃不变,所以水的沸点是91 ℃。
(2)在标准大气压下,水的沸点是100 ℃,且气压越高,沸点越高,实验中的沸点高于100 ℃,所以气压大于标准大气压,所以在烧瓶内装了91 ℃的水,用橡皮塞塞住烧瓶口并用注射器向内打气,观察到沸腾时的温度升高了,其原因是水的沸点随着气压的增大而升高。
7.(2020·广东)为了“探究水沸腾时温度变化的特点”,取0.2 kg水进行实验。
(1)如图甲所示实验装置的组装顺序应为________(选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)根据表中的实验数据,在图乙中画出水的温度随时间变化的图象。
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8
温度/℃ 90 92 94 96 98 99 99 99 99
(3)根据以上实验数据可知,水的沸点为________ ℃。为提高水的沸点,换用火力更大的酒精灯加热,这种做法________(选填“可行”或“不可行”)。
(4)假如酒精灯均匀放热,且释放的热量全部被水吸收,忽略沸腾前水的质量变化以及热量的损耗,从第5 min起1分钟内水吸收的热量是________ J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 (1)自下而上 (2)见解析图 (3)99 不可行 (4)1.68×103
解析 (1)实验中用酒精灯外焰加热,并且温度计玻璃泡不能碰容器底和容器壁,所以组装器材时要按自下而上的顺序。
(2)根据表格中数据描点,用平滑的曲线连接,如图:
(3)根据以上实验数据可知,水的沸点为99 ℃;液体的沸点随气压的增大而增大,换用了火力更大的酒精灯加热,不能使气压增大,不能提高水的沸点,故此方法不可行。
(4)酒精灯均匀放热,且释放的热量全部被水吸收,由题表可知,1 min温度变化2 ℃,忽略沸腾前水的质量变化以及热量的损耗,Q吸=Q放=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×2 ℃=1.68×103 J。
实验三 比较不同物质吸热的情况
8.用相同的电加热器加热相同质量的水和煤油的过程中,水和煤油的温度随时间变化的图象如图所示,关于这一过程,下列说法正确的是( )
A.煤油的温度高于水的温度,所以煤油的比热容大
B.20 min后水的温度不变的过程中将不再吸收热量
C.煤油的温度升高得较快,说明煤油比热容比水比热容小
D.8 min时间内煤油吸收的热量比水吸收的热量多
答案 C
解析 比热容的大小与温度无关,故A错误;20 min后,水已经沸腾,水沸腾过程中,吸热但温度不变,故B错误;通电相同时间,水和煤油吸收热量相同,煤油温度升高得比水快,说明水的吸热能力更强,煤油的比热容比水小,故C正确;相同时间内,水和煤油吸收的热量相同,故D错误。
9.(2023·广州一模)如图所示,规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体,m甲=m乙=2 kg。用两个规格相同的电加热器加热,加热器相同时间产生的热量相同且全部被液体吸收,该过程中忽略液体蒸发,得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。
(1)电加热器工作时,将________能转化成________能,使加热丝温度升高。
(2)两种液体的比热容c甲________(选填“>”“<”“=”或“无法比较”)c乙,你判断的依据是________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)电 内 (2)< 加热器同规格,相同时间产生的热量相同且全部被液体吸收,根据Q=cmΔt,相同时间内,Q相同,且m相同,Δt甲>Δt乙,所以c甲<c乙
解析 (1)电加热器工作时将电能转化为内能,使加热丝温度升高。
(2)加热器相同时间产生的热量相同且全部被液体吸收,由题图丙可知,甲、乙液体的质量和初温都相等,同样加热12 min,甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量,在第12 min时,甲液体的温度高于乙液体的温度,所以甲液体的温度变化量大于乙液体的温度变化量,由Q=cmΔt可知,甲液体的比热容小于乙液体的比热容,即c甲<c乙。
10.(创新实验)(2023·广州白云区二模)小明用两个图甲的装置分别加入水和盐水A,用相同的加热器对液体加热(两液体每秒吸收的热量相同,忽略液体散热),并测量它们的温度,温度传感器的探头与液体接触良好,得到温度随加热时间变化图象如图乙所示。
(1)在0~40 min,水吸收的热量________(选填“大于”“小于”或“等于”)盐水A吸收的热量。
(2)不同浓度的盐水比热容不同,选用图甲和图丙中提供的器材,请设计实验比较不同浓度的盐水A和盐水B的比热容大小,并写出实验步骤和判断比热容大小的依据。(已提供足量的两种不同浓度盐水)
答案 (1)等于 (2)取两个相同的烧杯,分别用电子秤称量质量相同的盐水A和盐水B倒入两个烧杯中;用相同的加热器加热相同的时间,根据盐水A和盐水B升高的温度来判断比热容的大小,温度升高多的比热容小。
解析 (1)实验中使用相同的加热器加热,加热时间相同,吸收的热量相同,所以在0~40 min,水吸收的热量等于盐水A吸收的热量。
(2)采用控制变量法,控制盐水的质量和加热的时间一定,用不同浓度的盐水进行实验。实验步骤:取两个相同的烧杯,分别用电子秤称量质量相同的盐水A和盐水B倒入两个烧杯中;用相同的加热器加热相同的时间,根据盐水A和盐水B升高的温度来判断比热容的大小,温度升高多的比热容小。
11.每年冬天的大雪,给人民群众的生活、生产带来很多困难,小明看到抢险队员在冰雪覆盖的道路上撒大量的盐,他产生了这样的疑问:含盐的冰熔化时跟纯净的冰熔化特点有何不同?含盐浓度不同的冰,熔化特点有无区别?为此,他进行了下列探究过程:
[设计实验]
(1)他用同样多的适量纯水、淡盐水、浓盐水制得纯冰、淡盐冰、浓盐冰,然后将这些冰弄碎放入试管中,在碎冰中插入温度计,记下此时温度计的示数,每隔0.5分钟记录一次温度计的示数,同时观察试管中冰块状态的变化。
在选择冰块吸热方式时他遇到了一个难题,现有如图甲所示的三种方法,请你为他选择一种最佳的方法,你选择的方法是________(选填“A”“B”或“C”)。这样选择的理由是:①________________________;②________________________。(当时的室温大约是10 ℃)
[测量数据]
(2)在相同条件下测量三者的温度变化,得到三条温度变化曲线,如图乙(纯冰对应曲线①、淡盐冰对应曲线②、浓盐冰对应曲线③)。
[分析数据]
(3)根据曲线图可知:利用盐水制成的冰________(选填“是”或“不是”)晶体。
[得出结论]
(4)根据分析可以得到:在冰雪覆盖的道路上撒盐,可以________(选填“提高”或“降低”)冰的熔点。
[拓展思维]
小明通过分析实验数据和图线,又有了新发现:
(5)含盐浓度越高的冰,熔化前升温越________(选填“快”或“慢”)。
(6)小明想起一件事,他们在学习熔化时,也用冰块做了这样的实验,但那次做实验时,测量冰熔化时的温度不是0 ℃,造成冰的熔化温度不是0 ℃的原因可能是___________________。(只要讲出一点即可)
答案 (1)A 受热均匀 熔化时间适中,便于观察实验现象 (3)是 (4)降低 (5)快 (6)冰不纯,含有杂质
解析 (1)在熔化过程中要不断吸热;A图将试管放入温水中,使冰能不断吸热熔化,又能及时观察冰的熔化状态;B图中用酒精灯加热,由于火焰温度较高,会使冰熔化过程加快,来不及观察;C图中将试管放入空气中,当时室温保持10 ℃不变,会使冰的熔化过程变长,因此选择A图的方法加热为最佳。
(3)由图象乙可知(曲线②③),利用盐水制成的冰到一定温度时才开始熔化,并且熔化过程中,温度保持不变,故用盐水制成的冰是晶体。
(4)冰雪中撒入盐后,降低了冰的熔点,冰雪就会在较低的温度条件下开始熔化,可以使冰雪尽快地熔化。
(5)根据曲线图,在三种物质都未熔化前,取相同的温度,可以看出浓盐冰对应曲线加热时间最短,所以含盐浓度越高的冰熔化前升温越快。
(6)根据前面分析可知,可能由于冰中含有杂质,使冰熔化时的温度不是0 ℃。
12.(2023·广州越秀区模拟)实验桌上有电源一个、开关一个、导线若干以及如图所示的两个完全相同的保温烧瓶。烧瓶内装有完全相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R,甲烧瓶内装有水,乙烧瓶内装有煤油,水和煤油的质量相等,初温相同。水和煤油的比热容如表所示。以上器材均能满足实验要求,请利用上述实验器材。设计一个实验证明,液体温度的变化与液体的比热容有关。请画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表格。
水和煤油的比热容/[J·(kg·℃)-1]:
水 4.2×103
煤油 2.1×103
(1)把实验电路图画在下列方框中:
(2)写出实验步骤:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)设计表格。
答案 见解析
解析 (1)根据题意,两个完全相同的保温烧瓶内装有完全相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R,甲烧瓶内装有水,乙烧瓶内装有煤油,水和煤油的质量相等,初温相同,比热容不同,以上器材可探究液体温度的变化与液体的比热容是否有关,此时应控制两种液体吸收的热量相同,即两个电阻在相同的时间内放出的热量是相同的,故要用两个相同的电阻串联接入电路中,如图所示。
(2)实验步骤:
①按电路图连接电路,读出甲、乙烧瓶中温度计的示数t0,并记录在表格内;把水的比热容和煤油的比热容也记录在表格内。
②闭合开关,通电一段时间后,同时读出甲、乙烧瓶中温度计的示数t,并记录在表格中,然后断开开关。
③利用Δt=t-t0计算温度的变化,并将Δt的值记录在表格内。
(3)实验数据记录表格:
c/[J·(kg·℃)-1]
t0/℃
t/℃
Δt/℃