第二节 科学探究: 物质的比热容
第1课时 比热容
知识点 1 物质的吸热或放热规律
1.在探究“比较不同物质的吸热情况”实验中,实验装置如图所示。
(1)实验中应量取质量 的甲、乙两种液体,分别倒入相同的两烧杯中,用相同的热源对它们加热。
(2)实验中,可以通过比较 (选填“升高的温度”或“加热时间的长短”)来比较两种液体吸收热量的多少。
(3)通过实验,记录数据如图下表所示。从开始加热到温度为58 ℃时,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲 (选填“>”“<”或“=”)Q乙。
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 34 42 50 58 66
乙的温度/℃ 10 22 34 46 58
(4)小华分别选取了甲、乙两种物质的34 ℃和58 ℃四组数据。可以看出:质量相同的甲、乙两液体在 相同时,由于 液体吸收的热量多,可知该液体的吸热能力强。
2.两个相同的烧杯装有质量和初温都相同的水和食用油,用相同的热源分别给它们加热相同的时间,则下列说法中正确的是 ( )
A.水吸收的热量多 B.水上升的温度较高
C.它们吸收的热量相同 D.它们上升的温度相同
知识点 2 物质的比热容
3.水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),表示的物理意义是 。
若将2 kg的水倒掉一半,则剩下的水的比热容是 J/(kg·℃);水结冰后它的比热容将 (选填“改变”或“不变”)。
4.相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量是 的;质量相同的水和冰,升高相同的温度,吸收的热量是 (前两空均选填“相同”或“不同”)的。这表明比热容是物质的一种 ,与物质的 和状态有关。
5.由c=可知,关于同一物质的比热容c,下列说法正确的是 ( )
A.若吸收的热量增大一倍,则比热容增大一倍
B.若质量增大一倍,则比热容减小一半
C.若加热前后的温度差增大一倍,则比热容增大一倍
D.无论质量多大,比热容都不变
6.下列情况中,比热容会发生变化的是 ( )
A.水温从80 ℃升高到90 ℃ B.把铁圆柱拉成细铁丝
C.砖块的体积减小一半 D.冰熔化成水
7.小岗在探究“物体放出的热量跟哪些因素有关”时,猜想“物体放出的热量跟物体降低的温度有关”,请选出小岗针对上述猜想所设计的实验方案 ( )
A.选相同质量的同种物质,使它们降低相同的温度比较它们放出的热量
B.选相同质量的不同物质,使它们降低相同的温度比较它们放出的热量
C.选相同质量的同种物质,使它们降低不同的温度比较它们放出的热量
D.选相同质量的不同物质,使它们降低不同的温度比较它们放出的热量
8.用如图所示的装置,先后加热初温、质量均相同的水和煤油,比较两种液体比热容的大小,多次实验表明:要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长。以下关于该实验的操作及分析错误的是 ( )
A.水比煤油的比热容大
B.加热时用玻璃棒不断搅拌,是为了使水和煤油受热均匀
C.实验中可以不使用温度计,让水和煤油都沸腾后再比较加热时间
D.相同质量的水和煤油,吸收相同的热量后,煤油比水升高的温度高
9.下表是几种物质的比热容,小张根据提供的数据得出了四个结论,其中正确的是 ( )
物质 水 煤油 冰 铝 铜 砂石
比热容/[J·(kg·℃)-1] 4.2×103 2.1×103 2.1×103 0.88×103 0.39×103 0.92×103
A.一杯水比一桶煤油的比热容小 B.不同物质比热容一定不同
C.在夏天正午时,砂石的温度高,内能比水大 D.水吸收或放出热量的本领较强
10.质量相等的A、B两种液体分别用两个完全相同的酒精灯同时加热。在加热过程中,温度随时间变化的图像如图所示,由图中可以看出 ( )
A.液体A和B的初始温度不同
B.液体B的比热容比液体A的比热容大
C.液体A的温度比液体B的温度升高得慢
D.液体A和B的比热容相同
11.质量相同、温度相同的铁块和铜块(c铁>c铜),放出相同的热量后,将它们相互接触,则 ( )
A.热量将由铁块传给铜块
B.温度将由铁块传给铜块
C.热量将由铜块传给铁块
D.由于放出相同热量,所以它们之间不会发生热传递
12.小明在探究“物质的吸、放热能力与哪些因素有关”时,用两个相同的容器分别装了质量相同的水和另一种液体(c水>c液),在相同环境下,进行了放热实验。并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。分析图像可知 (选填“甲”或“乙”)物质为水,在降低相同温度的情况下,甲所需的时间比乙所需的时间 (选填“长”或“短”)。
13.为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如图下:
物 质 质量 /g 温度升高10 ℃ 所需的时间/s 温度升高20 ℃ 所需的时间/s 温度升高30 ℃ 所需的时间/s
沙子 30 64 89 124
水 30 96 163 220
(1)在此实验中,除了如图图所示的器材和天平外,还需要的测量仪器是 。
(2)分析上表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)沙子吸收的热量。
(3)如图果加热相同的时间,质量相同的水和沙子, (选填“沙子”或“水”)升高的温度更高。
(4)实验中有些同学发现:刚开始加热时,情况与(3)的结论不符,沙子的温度低于水的温度;一段时间后又恢复了正常。可能的原因是 。
A.沙子的比热容小
B.水的比热容较大
C.沙子导热性能差,受热不均匀
D.水中的温度计碰到了烧杯底部
考|题|展|示
14.[2020·柳州] 在日常生活中,既可以用水来取暖,也可以用水来降温,主要是因为水具有 ( )
A.较高的沸点 B.较低的凝固点 C.较大的比热容 D.较好的导电性
15.[2020·北京] 依据表格中的数据,下列说法正确的是 ( )
物质 比热容c/[ J·(kg·℃)-1]
水 4.2×103
煤油 2.1×103
砂石 0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J
D.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
答案
1.(1)相等 (2)加热时间的长短
(3)< (4)升高温度 甲
2.C
3.1 kg的水温度每升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量为4.2×103 J 4.2×103 改变
4.不同 不同 特性 种类
5.D 6.D 7.C
8.C 相同质量的不同物质升高相同的温度,水需要的加热时间更长,吸热能力更强,水的比热容大于煤油的比热容,故A不符合题意。实验中搅拌棒的作用是使液体受热均匀,故B不符合题意。水和煤油的沸点不同,加热时间也不同,无法比较比热容的大小,故C符合题意。由于煤油的比热容小,质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,煤油的温度比水的温度升高得多,故D不符合题意。
9.D 由表格中的信息可知,水的比热容大于煤油的比热容,比热容大小与质量无关,故A错误;煤油和冰比热容相同,所以不同物质的比热容可能相同,故B错误;物体的内能是由所有分子无规则运动的动能与分子势能的总和。在宏观上表现为内能与温度、质量有关。所以,温度高的物体内能不一定比温度低的物体内能大,故C错误;因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多,故D正确。
10.B 由图可知液体A和B的初始温度相同,都为20 ℃,故A错误;假定他们加热的时间相同,即吸收的热量相同,可以看到此时它们升高的温度ΔtA>ΔtB,根据Q=cmΔt变形得Δt=,又因为质量m相同,由此可知cA11.A
12.甲 长 时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低快,甲液体的温度降低慢;利用热量的计算公式Q吸=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,谁的温度降低得快,谁的比热容小,所以甲物质的比热容大,甲、乙两种液体中,甲物质是水,由图可知,甲物质的温度降低得慢,在降低相同温度的情况下,甲所需的时间比乙所需的时间长。
13.(1)停表 (2)大于 (3)沙子 (4)C
(1)根据表中数据,要记录温度升高时所用的时间,故在此实验中,除了如图图所示的器材和天平外,还需要的测量仪器是停表。
(2)分析上表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热时间长,根据转换法可知,水吸收的热量大于沙子吸收的热量。
(3)根据(2)推理,如图果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,沙子升高的温度更高。
(4)沙子比热容小,水的比热容较大,水升温慢,沙子升温快,A、B不符合题意;沙子导热性能差,受热不均匀,可导致沙子升温慢,C符合题意;水中的温度计碰到了烧杯底部,温度计测量烧杯底部,则温度会一直很高,D不符合题意。
14.C 在日常生活中,既可以用水来取暖,也可以用水来降温,利用水的比热容较大的特点。
15.D 比热容是物质的一种特性,与质量无关,一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容不变,故A错误;由Δt=可知,物体降低的温度还与质量有关,未知质量不能比较降低的温度,故B错误;水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)表示质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量是4.2×103 J,故C错误;由Q吸=cmΔt可知,水和煤油的质量、吸收热量相等,由于煤油的比热容小,所以煤油温度升高较多,故D正确。