Question

小明看到一句農(nóng)諺：“下雪不冷化雪冷”，他很好奇，想具體了解一下冰雪熔化時(shí)要吸收多少熱量．于是查找了資料，知道“熔化熱”的定義是：單位質(zhì)量的某種晶體，在熔化成同溫度的液體時(shí)吸收的熱量，叫做這種晶體的熔化熱．他想用實(shí)驗(yàn)測量一下冰的熔化熱，于是找來了一些實(shí)驗(yàn)器材：一架天平和配套的砝碼、一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)（0～100℃）、一個(gè)有密封蓋子的保溫桶、一個(gè)小燒杯、一把攝子和一個(gè)專門用來在冰箱中凍小冰塊的塑料冰格，又觀察到家里的冰箱面板上顯示冷凍室溫度恒為-18℃．請幫助小明設(shè)計(jì)一下用這些器材粗測冰塊熔化熱的方案，要求寫出實(shí)驗(yàn)的步驟和用測量的物理量計(jì)算冰的熔化熱λ的表達(dá)式（水和冰的比熱容分別用c_水和c_冰表示）．

Answer 1

分析：（1）小明設(shè)計(jì)一個(gè)用這些器材粗測冰塊熔化熱的方案，當(dāng)測量燒杯和水的質(zhì)量后，將水倒入保溫桶內(nèi)，用溫度計(jì)測量水的溫度；為了避免冰塊融化，所以用鑷子取適量冰塊放在小燒杯中，迅速用天平測出其總質(zhì)量后，立刻將冰倒入保溫桶內(nèi)的水中．
（2）將測得數(shù)據(jù)代入λ=

Q

m

即可得到冰塊的熔化熱的表達(dá)式．

解答：解：（一）實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）用調(diào)好的天平測量小燒杯的質(zhì)量m₁；  
（2）用小燒杯盛取足量的水，再用天平測量小燒杯和水的質(zhì)量m₂；
（3）將水倒入保溫桶內(nèi)，用溫度計(jì)測量水的溫度t₁；
（4）提前較長時(shí)間將用冰格盛適量水放在冰箱冷凍室凍成冰塊，用鑷子取適量冰塊放在小燒杯中，迅速用天平測量出其總質(zhì)量m₃后，立刻將冰塊倒入保溫桶內(nèi)的水中，蓋緊桶蓋；
（5）輕輕搖晃保溫桶使水溫均勻，并仔細(xì)聽聲音，能聽出冰塊熔化完畢后，打開桶蓋，用溫度計(jì)測出保溫桶內(nèi)水的溫度t₂．
（二）水的質(zhì)量為m₂-m₁，
水放出的熱量Q_放=c_水（m₂-m₁）（t₁-t₂），
冰的質(zhì)量m₃-m₁，
冰吸熱的熱量Q_冰吸=c_冰（m₃-m₁）×18℃，
水吸收的熱量Q_水吸=c_水（m₂-m₁）t₂，
熔化吸熱：Q_熔吸=Q_放-Q_水吸-Q_冰吸=c_水（m₂-m₁）（t₁-t₂）-c_水（m₂-m₁）t₂-c_冰（m₃-m₁）×18℃，
冰塊的熔化熱的表達(dá)式為：
λ=

c水(m2-m1)(t1-t2)-c水(m3-m1)t2-c冰(m3-m1)×18℃

m3-m1

．

點(diǎn)評：本題考查了熔化熱測量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，理解熔化熱的定義是關(guān)鍵；根據(jù)物理量的定義得出定義式，這也是我們在學(xué)習(xí)物理概念時(shí)經(jīng)常用到的，要注意掌握．