Question

14．为了研究某湖水的污染问题，某中学“STS”小组的小明同学采集了如图a所示的污水样品，小丽同学正确地测量了样品的质量．当天平平衡时，盘内所加砝码和标尺上游码的位置如图b所示，小亮同学将样品倒入图c所示的密封隔热的装置中，用恒定功率为82W的电热器加热（不计热损失和其他物体吸热）．三人共同测得了表中所示不同时刻及对应温度的几组数据

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

（1）请以时间为横轴，温度为纵轴，依据表中的数据描点画出温度随时间变化的图象．
（2）由图a、图b可以计算出污水的密度为1.01g/cm³；
（3）由图象升高温度段可计算出污水的比热容为4.06×10³J/（kg•℃）；
（4）由图象可知此实验测出污水的沸点是103℃；
（5）由于装置密闭，加热过程中，污水上方的气压大，致使污水沸点高，因此，此实验中测出的沸点可能比常压下的沸点偏高；
（6）要想测出常压下污水的沸点，在上述装置中，你可以如何改进？
答：在装置盖上开一个小孔．

Answer 1

分析 （1）利用描点法做出温度随时间变化的图象；
（2）对于天平在读数时，其所有砝码的质量加上游码在标尺上对应的数据即为待测物体的质量．又已知污水的体积，根据密度公式求出污水的密度；
（3）先根据W=Pt求出加热器消耗的电能，然后根据表中数据读出相应时间内污水温度的变化，最后利用Q_吸=cm△t即可求出污水的比热容；
（4）污水沸腾时温度保持不变，据此确定污水的沸点；
（5）液体上方气压增大，液体的沸点升高，据此进行分析解答；
（6）要想测出常压下污水的沸点，可在装置盖上开一个小孔，这样容器内的气压与外部大气压相同．

解答 解：（1）根据表格中的实验数据，在坐标格中以横坐标为时间，纵坐标为温度，然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度，最后将各点用直线连接起来，得到温度随时间的变化的图象，如下图所示：
 
（2）此时所有砝码的质量是100g+50g=150g，标尺的分度值是0.5g，故标尺的示数是2.5g，所以被测污水样品的质量是m=150g+1.5g=151.5g，污水的体积：v=150ml=150cm³，
则污水的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{151.5g}{150c{m}^{3}}$=1.01g/cm³；
（3）因为无能量损失，给污水加热2分钟，污水吸收的热量：Q_吸=W=Pt=82W×2×60s=9840J；根据表中数据可知，污水加热两分钟后，温度变化量为：△t=39℃-23℃=16℃，
污水的质量：m=151.5g=0.1515kg；由：Q_吸=cm△t，得污水的比热容：c=$\frac{{Q}_{吸}}{m△t}$=$\frac{9840J}{0.1515Kg×16℃}$=4.06×10³J/（kg•℃）；
（4）由于污水沸腾时温度保持不变，据表中数据可知，污水的沸点是103℃；
（5）由于装置密闭，加热过程中，污水上方的气压变大，污水的沸点升高，因此，此实验中测出的沸点可能比常压下的沸点偏高；
（6）可在装置盖上开一个小孔，这样容器内的气压与外部大气压相同，便可测出常压下污水的沸点．
故答案为：（1）如图所示；（2）1.01g/cm³；（3）4.06×10³J/（kg．℃）；（4）103℃；（5）大；  高；  高；（6）在装置盖上开一个小孔．

点评 本题考查了量筒和托盘天平的读书以及密度公式、吸热公式、电功公式的灵活应用等，关键是根据表格得出相关的信息．