物態轉變與潛熱：練習題

關於物質的物態轉變，當水在沸點持續沸騰變成水蒸氣的過程中，下列哪項敘述是正確的？

將一塊質量為 \( 0.1 \text{ kg} \)、溫度為 \( 0 ^\circ\text{C} \) 的冰投入大量溫度為 \( 20 ^\circ\text{C} \) 的水中。已知冰的熔解比潛熱為 \( 3.34 \times 10^5 \text{ J kg}^{-1} \)。若冰完全熔化成 \( 0 ^\circ\text{C} \) 的水，在此過程中，冰吸收了多少熱能？

質量為 \(0.5 \text{ kg}\) 的固體物質 X，比熱容量為 \(2000 \text{ J kg}^{-1} \text{ K}^{-1}\)，熔點為 \(0^\circ\text{C}\)，熔解比潛熱為 \(3.0 \times 10^5 \text{ J kg}^{-1}\)。該物質最初溫度為 \(-10^\circ\text{C}\)。一個恆定功率為 \(250 \text{ W}\) 的加熱器對其加熱。

首先，加熱器將物質從 \(-10^\circ\text{C}\) 加熱至熔點 \(0^\circ\text{C}\) (固態)。在這個過程中，沒有熱量散失到周圍環境。

隨後，加熱器繼續以相同功率運作，直至物質完全熔化成 \(0^\circ\text{C}\) 的液體。在這個熔化過程中，已知有 \(1000 \text{ J}\) 的熱量散失到周圍環境。

液態物質的比熱容量為 \(4000 \text{ J kg}^{-1} \text{ K}^{-1}\)。加熱器繼續運作，將液體從 \(0^\circ\text{C}\) 加熱至 \(20^\circ\text{C}\)。在從 \(0^\circ\text{C}\) 液體加熱至 \(20^\circ\text{C}\) 液體的過程中，平均每秒有 \(10 \text{ J}\) 的熱量散失到周圍環境。

計算將液體從 \(0^\circ\text{C}\) 加熱至 \(20^\circ\text{C}\) 所需的時間。

在炎熱的夏天，灑水在地面上會感到涼快。這主要是利用了哪種物理現象？

一個質量為 \( 0.5 \text{ kg} \) 的固體樣品在加熱過程中，其溫度隨吸收熱能的變化關係如下圖所示。已知在段落 BC 期間，物質正在熔化。若段落 BC 吸收了 \( 80 \text{ kJ} \) 的能量，求該物質的熔解比潛熱。

當水在沸點汽化時，儘管溫度保持不變，其分子的平均動能和分子勢能如何變化？

某加熱器對 $$0.2 \text{ kg}$$ 的冰塊在 $$0^\circ\text{C}$$ 下加熱 $$T$$ 秒使其完全熔化。若相同加熱器以相同功率對 $$0.2 \text{ kg}$$ 的水在 $$100^\circ\text{C}$$ 下加熱 $$3T$$ 秒使其完全汽化。假設過程中沒有熱量散失，試比較冰的熔解比潛熱 ($$L_f$$) 和水的汽化比潛熱 ($$L_v$$) 的大小關係。

一個熱容量可忽略的絕熱容器內有 $0.20 \text{ kg}$ 溫度為 $-10^\circ\text{C}$ 的冰。現將質量為 $M$ 的 $100^\circ\text{C}$ 水蒸氣注入容器中。已知在整個過程中，有 $10.0 \text{ kJ}$ 的熱能散失到周圍環境，最終平衡溫度為 $20.0^\circ\text{C}$。

已知冰的比熱容量為 $2100 \text{ J kg}^{-1} \text{ K}^{-1}$，水的比熱容量為 $4200 \text{ J kg}^{-1} \text{ K}^{-1}$，冰的熔解比潛熱為 $3.34 \times 10^5 \text{ J kg}^{-1}$，水的汽化比潛熱為 $2.26 \times 10^6 \text{ J kg}^{-1}$。

求所需注入的水蒸氣質量 $M$，並將答案取至兩位有效數字 (以克為單位)。

一塊質量為0.5 kg的冰塊，最初溫度為-10°C。它被加熱直至完全變成溫度為20°C的水。

已知：
冰的比熱容量 = \(2100 \text{ J kg}^{-1} \text{ °C}^{-1}\)
水的比熱容量 = \(4200 \text{ J kg}^{-1} \text{ °C}^{-1}\)
冰的熔解比潛熱 = \(3.34 \times 10^5 \text{ J kg}^{-1}\)
冰的熔點 = \(0\text{°C}\)

請計算完成整個過程所需的總熱能。