物理問題兩條

(1) (a) 在水沸騰前, 其表面上的某些水分子在水的升溫過程中會得到足夠的動能, 從而有能力脫離其他水分子的束縛和牽引力, 逃逸出水的表面, 這為蒸發 (evaporation) 的原理.
(b) (i) 提供的熱量 = 100 × 240 = 24000 J
(ii) 水的汽化比潛熱 = 24000/[(525.4 - 515.2)/1000] 2.353 × 106 J/kg
(c) 發熱器的熱能並非全部用於汽化水, 某些流失於外界環境中. 例如當中有 E 是流失的熱能, 則:
實際的汽化比潛熱 = (24000 - E)/[(525.4 - 515.2)/1000]
所以求得的數值比實際為大.
(d) 若加上蓋, 則求得的汽化比潛熱將會是無限大. 因為此舉會令原本汽化的水在蓋底再次凝固成水, 繼而回流至杯中, 所以水的流失量為零.
(e) (1) 將發熱器完全浸入水中, 減少流失的熱量.
(2) 用發泡膠杯取代燒杯, 亦可減少流失的熱量.



(2) (a) 輸入了的熱能總值 = 40400 - 28000 = 12400 J
因此, 冰的熔解比潛熱為: 12400/0.045 = 2.76 × 105 J/kg
(b) (i) 對照實驗應為與原本的一樣, 唯一的不同在於:
發熱器沒有啟動
此舉目的在於求出沒有發熱器的作用時, 因外界環境的熱力而融化冰的質量, 再而將此值由原本的實驗結果的質量中扣除, 便可知道因發熱器的熱力而融化的冰的質量.
(ii) 如 (i) 所描述, 因發熱器的熱力而融化的冰的質量應小於 0.045 kg, 而在輸入的熱能的量沒變化之下, 所得的熔解比潛熱會比 (a) 部所得的為大.

比潛熱並不是我的專長，但我亦嘗試回答。
a. 在水沸騰之前，發熱器已提供能量，在這燒杯中之水，當然是會減少，但你只是量度沸水之比潛熱，所以這數值可以不理。
bi. 先量度在室溫下之燒杯水重量，再量度提升10度(或20度，最好記錄水之重量，重量以不變為最好)之時間，這樣乘以水之潛熱常數就能計算發熱線之能量(焦以)。或使用發熱線之100w數值直接計算能量(焦以)。兩者數值是會不同的，因為發熱線是有誤差的(以220v或200v都能操作)，中間有達10%誤差。使用何種計算，自己考慮。
bii. 用bii得出之結果乖以失去之水重量，就能求出汽化比潛熱。
c. bi已有一個誤差理由。而另一個理由是燒杯之比潛熱，亦會影響讀數。
d. 你亦想到另一個影響原素，水會在空氣間失去，而濕度是會影響結果 的，蓋上蓋是可改善，但如使用一種特別燒瓶，是可以解決的，這燒瓶狀像反轉煙斗，再加已裝水之U管接收水蒸汽就可。
e. 你老師已提供一個改善實驗之方法，就是使用對照實驗。將另一組相同設備器材，同時進行實驗，但不加熱，其重量應會同時減少，這樣就能得出環境器材之誤差，減去此誤差，就能準確計算。另一種方法是使用d項提到之特別燒瓶，但這燒瓶是非常貴，一般中學未必有，而且準確度應不及對照實驗方法。