小红在学习了“比热容”的有关知识后,知道单位质量的不同物质在升高相同温度时, 所需吸收的热量不同,为了描述物质的这种性质,引入了一个新的物理量——比热容,于是她又想到晶体在熔化时,温度虽然保持不变,但需要吸收热量,那么单位质量的不同晶体熔化时所需吸收的热量是否相同呢?带着这个疑问,小红在实验室利用电热器加热,完成了“冰”的熔化实验,并描绘出“冰”的温度随加热时间变化的关系图线。实验时,冰的质量为0.5kg,相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)
(1)CD段水吸收的热量是多少?(2)计算出冰的比热容。
(3)若规定“质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所需吸收的热量叫做该物质的熔化热”,根据图中所给的信息,计算出冰的熔化热λ。
4.2×104J、2.1×103J、3.36×105J/kg
题目分析:(1)冰的质量为0.5kg,冰熔化成水,状态变化,质量不变,水的质量是0.5kg,
由图象知,在CD段,水从0℃升高到20℃,水吸收的热量为:
.
(2)在CD段,水从0℃升高到20℃,需要的时间是10min,水吸收的热量为:,
由题意知,相同时间冰和水吸收的热量相同,
由图象可知,冰从-20℃吸收热量升高到0℃,需要了5min,
为水吸收热量所需时间的一半,则冰吸收的热量:
,
∵,
∴冰的比热容为:.
(3)0.5kg的水在t=10min内吸收的热量为,
由题意知,相同时间冰和水吸收的热量相同,
则0.5kg冰从5min到45min全部熔化,需要t′=40min,
吸收的热量:,
1kg冰全部熔化,需要吸收的热量为0.5kg冰完全融化吸收热量的两倍,
即为,
1kg冰全部熔化,吸收的热量为,
则冰的融化热.
点评:本题主要考查Q=cm△t的计算,知道其中的三个量,求第四个量.求出冰在升温、熔化、水在升温过程中,1min吸收的热量是解决本题的关键.