物理讲义
课题 12.3研究物质的比热容 九年级
知识回顾 物体的吸放热多少与哪些因素有关? 燃料的性能我们用___表示,那物质的吸放热性能我们怎么表示呢? 石头和水的吸放热能力一样吗? 姓 名
教学目标: 1.比热容的意义、单位,比热容是物质的属性之一,会利用水的比热容较大解释生活中、自然界中与比热容有关的一些现象; 2.计算物体吸收或放出热量的多少。 教学重难点:建立比热容概念,探究不同物质吸、放热性能。 教学内容 一.探究物质的吸、放热性能 夏日的海滩,白天海滩上的沙子热得烫脚,而海水非常凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉了下来,而海水却仍然暖暖的。这是为什么? 同样一锅饭,吃饭能力强(胃口大),吃的次数少;吃饭能力___(胃口小),吃的次数___。 同样太阳晒,吸热能力强(每升高1℃吸收热量多),升高的温度少;吸热能力___(每升高1℃吸收热量少),升高的温度___。 下面我们来探究不同物质的吸放热性能: 用相同质量的两种物质 加热相同的时间用相同质量的两种物质 升高相同的温度物质的种类水砂石物质的种类水砂石加热的时间(min)55升高的温度(℃)2020升高的温度(℃)加热的时间(min)
PS:若加热相同的时间,则水和砂石吸收的热量相等吗? 结论:①质量相等的不同物质,吸收相等的热量,升高的___不同,②质量相等的不同物质,升高的相同的温度,吸收的___不同。说明物体吸收热量的多少与物质的___有关,即不同物质的吸放热性能不同。为了表示不同物质在吸放热能力上的差别,物理学中引入了一个新的物理量:比热容。 【练习】 如图所示,是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。左右两图中,除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外,其余都相同。完成该实验还需 要的器材是____;如果加热相同的时间,食用油升高的温度更高,则说明____的吸放热能力强。 如图所示是“探究不同物质吸热能力”的实验,将质量相等的煤油和水分别装在两个相同的烧杯中,并测出煤油和水的初温,然后用两个相同的酒精灯加热, 每隔2min记录一次温度。实验记录如下表所示: (1)实验中选用相同的酒精灯加热,可以认为相同时间内水和煤油________相同。 加热时间/min02468温度/℃煤油2025293438水2022242628
(2)由记录表可知,对于质量相等的煤油和水:吸收相等热量,升温较大的是____;若使两者升高相同的温度,则____吸收的热量较多,____的吸热能力更强,由此得出物质的吸热能力与物质的____有关。 经常下厨的小关发现,同时用相同的锅和燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油,油的温度总是升高得快些。在相同时间内( ) A.水吸收的热量较多 B.油吸收的热量较多 C.水和油吸收的热量一样多 D.无法比较水和油吸收热量的多少 二.什么是比热容 1.比热容 在物理学中,比热容在数值上等于单位质量的某种物质,温度升高(降低)1℃所吸收(放出)的热量,即一定质量的某种物质,在温度升高(降低)时吸收(放出)的____与它的____和________乘积之比叫做该物质的比热容。用符号___表示,单位:它由质量、温度、热量的单位复合而成(类比速度单位),组合出比热容的单位:_____,读作:____________。 比热容表示物质的吸放热性能,是物质本身的一种____,只与物质的____、____有关系,与物质的质量、体积、温度、放热情况等均无关。c水=4.2×103J/(kg·℃)的物理意义是什么? _______________________________ 问:把一瓶水用去三分之一,比热容有无变化?把水的温度由20℃加热到100℃,比热容有无变化?水变成冰后,比热容有无变化? _______________________________ 2.比热容和热量的相关计算:物质吸放热求热量公式:Q=c m t 吸热升温:Q吸=______ 放热降温:Q放=______ 热平衡方程(忽略热散失):Q吸=Q放 3.比热容的应用 常见物质中,由于水的比热容最大。相同质量的水和其他物质,升高(或降低)相同的温度,水吸收(或放出)的热量最多 ①用水来做_____:发动机用水循环冷却; ②用水来做_____:暖气片中水循环散热; ③用水调节_____:沿海温差小于内陆和城中建水湖。 【练习】 下列各种情况下比热容会发生变化的是( ) A.一杯水倒去一半 B.水凝结成冰 C.一块铁加工成铁屑 D.15℃的水变成45℃的水 关于比热容,下列说法正确的是( ) A.物体的比热容跟温度有关 B.物体的比热容跟它的吸热多少有关 C.物体的比热容跟它的放热多少有关 D.物体的比热容是物体本身的一种特性 将质量相同、材料不同的三块金属甲、乙、丙,加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。经过一段时间后,观察到如图所示的现象。由此说明三块金属的比热容( ) A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大 冬天,室内取暖的暖气,很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器,其原因是水的( ) A.价格便宜 B.密度小 C.比热容大 D.沸点高 将比热容不同的物体同时放入冰箱,下列说法中,正确的是( ) A.比热容大的物体放出的热量多 B.温度高的物体放出的热量多 C.质量大的物体放出的热量多 D.无法确定谁放出的热量多 铁的比热容大于铜的比热容、质量相等的铁块和铜块吸收相等的热量,若吸收的热量全部转化为内能,则铁块的( ) A.温度升高较少 B.末温较低 C.内能增加较少 D.内能较小 A、B两物体质量相等,温度均为20℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为60℃。现将A放入甲杯,B放入乙杯。甲杯中水和A温度相同时水温降低了10℃,乙杯中水和B温度相同时水温降低了20℃,不考虑热损失,则A、B两物体的比热容之比为( ) A.1:3 B.3:5 C.1:2 D.4:9 已知c铝=0.9×103J/(kg·℃),质量为2kg的铝,温度升高1℃时吸收的热量为多少?质量为5kg的铝,温度升高2℃时吸收的热量为多少?质量为5kg的铝,温度从30℃升高到100℃时吸收的热量为多少? 课堂笔记
课堂练习
在比较两种不同液体吸收相同热量后温度升高快慢的实验中,需要控制一些变量,下列各控制内容,有必要的是( )
A.加热时所用酒精灯里装有的酒精量必须相等
B.盛放液体的容器要相同,两种液体的质量要相等
C.两种液体的体积要完全相等
D.两种液体的初温一定要相同
下列关于比热容的说法中,正确的是( )
A.物体的质量越小,比热容越大 B.物体升高的温度越低,比热容越大
C.物体吸收的热量越多,比热容越大 D.比热容是物质自身的性质
关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关
B.物体的比热容与物体的温度有关
C.物体的比热容与跟物体的质量有关
D.物体的比热容是物体的一种属性,与温度、质量都没有关系
一杯水喝掉一部分后,下列说法正确的是( )
A.质量不变 B.热值变小 C.密度变小 D.比热容不变
水具有比热容大的特点,下列现象与此特点无关的是( )
A.海边的昼夜温差较小 B.空调房放盆水可以增加湿度
C.冬天暖气设备用热水供暖 D.用水冷却汽车发动机
对热学概念的理解,下列说法正确的是( )
A.水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),表示1kg的水温度升高(降低) 1℃吸收(放出)4.2×103 J的热量
B.热量是指物体具有能量的多少
C.温度高的物体具有的内能一定多
D.热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多
去年寒假小明一家去三亚旅游,在海边散步时小明想起物理老师讲过,沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区的昼夜温差较大。这主要是因为( )
A.海水吸收热量快,沙石吸收热量慢
B.相同质量的海水和砂石,升高相同温度,海水吸收热量少
C.海水的比热容较大,砂石的比热容相对较小
D.海水吸收的热量少,沙石吸收的热量多
盛夏天气炎热,小云利用冰箱制作冰块。一段时间后,发现水全部结冰。下列关于水结冰后相应物理量变化叙述正确的是( )
A.体积变小 B.密度变小 C.质量变大 D.比热容不变
质量相等、初温相同的a、b两种不同液体,分别用同一的加热器加热。加热过程中,温度随时间变化的图线如左图所示,根据图线比较两液体的比热容是( )
A.a液体比热容大 B.b液体比热容大
C.两种液体比热容一样大 D.无法判断
已知c水=4.2×103J/(kg℃),如右图甲、乙所示,相同容器中装了质量都为2kg的纯净水,用不同电加热器加热,忽略散热损失,得到如右图丙所示的水温与加热时间的图象。下列说法正确的是( )
A.加热相同时间,两杯水吸收的热量相同
B.加热l min 时,甲容器中的水吸收热量为8.4×104J
C.加热器1和加热器2的功率之比是2:3
D.吸收相同的热量,甲杯中水的末温比乙杯的高
将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中,冷水的温度升高了20℃,又向容器内倒入同样一杯热水,冷水温度又升高了10℃,如果再向容器内倒入同样一杯热水,则冷水温度可再升高(不计热损失,热水和冷水的比热容相同)( )
A.8℃ B.7℃ C.6℃ D.5℃
质量相等的甲、乙两个小球(c甲>c乙)在加热到相等的温度后,再分别放出相等的热量,则两个小球的温度相比t甲___t乙 。
有两种物质的质量之比为3:2,比热容之比为1:3,如果它们升高的温度之比为4:1,则它们吸收的热量之比为_____。
有质量相同、比热容不同、温度不同的甲、乙、丙三种液体,甲的温度是44℃,乙的温度是32℃,丙的温度是24℃,若将甲和乙混合后,温度为36℃;若将乙和丙混合后,温度为30℃;若将甲和丙混合后,温度为____℃。
水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。隐含的物理知识是,水的____较大,降低相同气温时,水能够____(选填“放出”或“吸收”)较多的热量。
为了比较水和煤油的吸热能力晓雯设计了如下实验步骤:
A.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的水和煤油;
B.用两支温度计分别测出水和煤油的初温;
C.在烧杯中,分别放入功率相同的电热器,加热相同时间;
D.用温度计分别测出水和煤油的末温。
(1)步骤A存在的错误是____,应改为________;
(2)步骤C,加热相同时间是为了使水和煤油________;
(3)步骤B和D是为了得出水和煤油___________。
今年夏天,小华同学和爸爸、妈妈到大连海边游玩。小华却很疑惑,为什么烈日当空,海边的沙子非常烫脚,但海水却是凉凉的,你能解释为什么吗?
页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源,中国的页岩气可采储量居世界首位。较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。近日,在我国一页岩气试验开采气田,工作人员采取了部分页岩气样品,经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%,为了确定其中是否还含有其它可燃性成分,现在在实验室进一步对其进行热值测试:假设所取样品气体的体积为1L,用它烧水,使得1kg 的水温度升高了5℃,已知检测所用的烧水炉的效率为70%,天气的热值为4.0×107J/m3。请根据以上信息计算:
(1)检测过程中,水吸收的热量;
(2)检测过程中,页岩气样品所释放的热量;
(3)该页岩气样品的热值。
课后作业
下列说法错误的是( )
A.将菜炒熟的过程中,分子热运动加剧,香味越来越浓
B.1kg的汽油在气缸内燃烧放出的热量,就是汽油的热值
C.由于沙石的比热容比海水的小,导致沙漠地区的昼夜温差比沿海地区的大
D.将活塞迅速压下时,筒内空气的温度升高,蘸了乙醚的棉花燃烧起来
生活中与“热”相关的物理现象,解释正确的是( )
A.夏天用电风扇吹风能使人感到凉爽,这是因为电风扇降低了空气的温度
B.下课后擦黑板时教室内粉笔屑随处飞扬,这说明分子在不停地运动
C.把冰块放在手心,感到凉,是因为冰的内能为零
D.用水做汽车发动机的冷却剂,是因为水的比热容较大
物理研究中,为了方便描述通过探究活动发现的某种规律或现象的本质,常引入一个新的物理量。以下探究活动与引入的物理量不对应的是( )
A.探究质量与体积的关系——密度
B.路程、时间均不同时比较物体运动快慢——速度
C.研究压力作用效果——压强
D.比较水和沙吸热升温的特点——热量
如图是小聪同学“探究固体的熔化过程”的实验所描绘出的温度随时间变化的图象,下列说法正确的是( )
A.该物质是非晶体
B.BC段温度保持不变,未吸收热量
C.该物质液态的比热容大于固态时的比热容
D.B、C两点的温度相同,具有的内能也相同
质量和初温相同的甲、乙两种金属块,同时分别放入两杯完全相同的水中,达到热平衡后,放入甲的杯中水温降低了5℃,放入乙的杯中水温降低了10℃,假设热传递过程中没有能量损耗,则甲、乙金属块比热容的关系是( )
A.c甲>c乙 B.c甲<c乙 C.c甲=c乙 D.无法判断
A、B两物体质量相等,温度均为10℃;甲、乙两杯水质量相等,温度均为60℃,现将A放入甲杯、B放入乙杯,热平衡后甲杯水温降低了5℃,乙杯水温降低了10℃,不考虑热损失,则A、B两物体的比热容之比为( )
A.1:2 B.3:5 C.10:11 D.4:9
冰在熔化过程中的一些说法,下列判断正确的是( )
A.内能不变,比热容不变 B.吸收热量,温度升高
C.比热容、内能、温度都不变 D.比热容变大、内能增加,温度不变
一瓶酒精用去二分之一给水加热,则剩余酒精的比热容____,热值____;水的温度从30℃升高到80℃,吸收了4.2×105J的热量,水的质量是___kg。
如图冬天人们常用的电热暖手宝来取暖,这是通过____方式改变手的内能;暖手宝内部通常采用水,这是利用水的______的属性,使保暖时间更长;当袋内0.5kg的水由20℃加热至80℃,需要吸收的热量为____J。
为了比较水和沙子容热本领的大小,小明做了如下图所示的实验:在2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,实验数据记录如下:
(1)在此实验中采用了转换法的思想,用加热时间的长短来表示物
质_______,请再列举一个类似思想的实验:___________________________________(请仿造上面的句式填)。
物质种类 质量/g 升高10℃时间/s 升高20℃时间/s 升高30℃时间/s
加热 时间 沙子 30 64 89 124
水 30 96 163 220
(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____(填“>”、“=”或“<”)沙子吸收的热量。
(3)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,____(填“沙子”或“水”)升高的温度更高,故白天在海边会吹____(填“海风”或“陆风”)。
(4)有一次小明在白天进入森林游玩时迷了路,经过思考,他____(填“顺风”或“逆风”)走了下去,终于走出了森林。
为了研究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关,有一组同学做了如下实验:在四个相同的烧杯中分别装有水和煤油,用同样的加热器加热,下表是他们实验的记录,根据记录回答问题:
编号 物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 时间/min
1 水 160 16 26 2
2 水 180 16 23 2
3 煤油 160 16 36 2
4 煤油 160 16 26 1
(1)用同样加热器加热的目的是____________。
(2)对比1、2两杯的实验记录进行分析,其实验目的是:____________________________。
(3)比较1、4两杯的实验记录,得出的结论是:________________________________。
(4)结合上述结论,物体温度升高时,吸收热量的多少与物体的质量、______和_______都有关。
小红发现供暖的“暖气”是用水作为介质,而电暖气里的工作物质是油而不是水,好处之一是电暖气加热时升温快。请解释为什么暖气和电暖气里的工作物质不同?
给一个体积是10cm3的实心铁块加热,使它的温度升高10℃,求它需吸收的热量;若现有一同样大小的铁球,使它的温度由30℃升高到35℃,吸收的热量是65J,则此铁球是实心的吗?为什么?[已知c铁=0.46×103J/(kg ℃),ρ铁=7.9×103kg/m3]
某中学为学生供应开水,用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃,燃烧了6 kg的无烟煤[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),无烟煤的热值是3.4×107 J/kg]。试求:
(1)锅炉内200 kg的水吸收的热量;
(2)6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量;
(3)此锅炉的效率。
当堂检测(_月_日) 姓名:_____
汽油机在工作时温度升高,为保护机器,往往用水来冷却,最主要的原因是( )
A.水的比热容大 B.水放出的热量多
C.水的温度低 D.不容易取,不需花钱买
下列有关比热容的说法中正确的是( )
A.比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容
B.在释放相同热量的条件下,比热容小的物体温度降低得多
C.水和冰是同一种物质构成,因此比热容相同
D.将一物体分成两半,其比热容也必减半
把一瓶煤油倒去一半,关于留下的一半下列说法正确的是( )
A.比热容和热值都变为原来的一半 B.比热容不变,热值都变为原来的一半
C.比热容变为原来的一半,热值不变 D.比热容和热值都不变
炎热的夏天,小明打着赤脚在烈日当空的小河边游玩时发现:岸上的石头热得烫脚,而河水却比较凉,其主要原因是( )
A.水吸收的热量少,因此河水比岸上石头的温度低
B.水的比热容比石头的大,在受到太阳同样照射的情况下,水升高的温度少
C.石头的吸热能力强,因此石头升温快
D.这是小明的错觉造成的,实际上岸上石头与水的温度相同
小明根据下表所提供的数据得出了四个结论,其中正确的是( )
几种物质的比热容【J/(Kg·℃)】
水 4.2×103 水银 0.14×103
酒精 2.4×103 砂石 0.92×103
煤油 2.1×103 铝 0.88×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
A.液体的比热容一定比固体的比热容大
B.同种物质发生物态变化后,比热容不变
C.由于水的比热容大,白天海水温度比沙滩高
D.2kg 的水温度升高 50℃,吸收的热量是 4.2×105J
水和煤油吸收相等的热量,水的比热容是煤油的2倍,水升高的温度是煤油的1/3倍,则它们的质量之比m水∶m油是( )
A.3:2 B.2:3 C.1:6 D.6:1
在“比较水和煤油吸热时升温快慢”的实验中,不需要控制的变量是( )
A.采用完全相同的加热方式 B.酒精灯里所加的酒精量相同
C.取相同质量的水和煤油 D.盛放水和煤油的容器相同
如右图所示,是小李同学在一个标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的图象,第6min时的内能____第8min时的内能(选填“>”、“=”或“<”);该物质在CD段的比热容是AB段比热容的____倍(被加热物质的质量和吸、放热功率不变)。
我市在泽州公园、儿童公园、儿童公园等修建了人工湖及人民广场修建了人工喷泉,同时也计划在几条主要街道路面重新铺设了透水混凝土材料,代替了沥青、不透水混凝土。你是否同意市政府部门在缓解城市“热岛效应”方面所采取的这两项措施?请用所学物理知识简要说明理由。
小亮家有一个容积为2L的水壶,水壶里装有初温为25℃的水,在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热。[已知天然气的热值q=8.4×107J/m3,水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)]求:
(1)烧开1L水,水需要吸收的热量;
(2)若天然气炉具的效率是30%,则烧开1L水需要天然气的体积。
课前检测(_月_日) 姓名:_____
下列说法中正确的是( )
A.热机效率越高,所做有用功就越多
B.通风条件越好,供氧越充足,燃料燃烧越完全,燃料的热值就越大
C.质量相等的两种燃料完全燃烧,热值大的,放出的热量多
D.压缩铁块时,铁块分子之间只存在斥力,不存在引力
下列现象与相关物理知识相符的是( )
A.人游完泳上岸,风一吹,感到非常凉爽——蒸发散热有致冷的作用
B.利用滑轮组运货物——既省力又省功
C.台风掀开屋顶的瓦——屋外空气流速快压强大,屋内空气流速慢压强小
D.神舟一号发射用液氢做燃料——因为氢的热值大
关于燃料和热值,以下说法正确的是( )
A.燃料热值与燃料的质量无关
B.容易燃烧的燃料,热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出热量比燃烧木柴放出热量多
D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料
关于温度、热量和内能,下列说法中不正确的是( )
A.热传递发生的条件是存在温度差
B.10℃的水内能可能比50℃的水的内能多
C.物体吸收了热量,温度一定会升高
D.一个物体温度升高了,它的内能一定增加
某学校每天向学生提供100kg开水,下表所列为几种常见燃料的热值。现将质量为100kg,初温为20℃的水烧开,所需燃料质量最少的是(燃料完全燃烧)( )
几种常见燃料的热值【J/kg】
燃料油 酒精 无烟煤 烟煤
4.2×107 3.0×107 约3.4×107 约2.9×107
A.燃料油 B.酒精 C.无烟煤 D.烟煤
下列热现象的描述,说法正确的是( )
A.敲碎煤块使煤充分燃烧能提高煤的热值
B.将0℃的冰块放在0℃的冰箱内,一段时间后,冰的内能会增加
C.锯条锯木板,锯条温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量
D.质量、初温相同的水和酒精,放出相同热量后混在一起,热量将从水传给酒精
在比较不同燃料热值的实验中,小明利用与图右完全相同的两套实验装置,分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙,点燃加热质量都为100g和初温都为20℃的水,加热燃烧相同时间后,发现用甲加热后的水温度为30℃,另一杯水温度为24℃。此过程水的内能____(选填“增加”或“减少”),此时____(选填“能”或“不能”)说明甲的热值较大。
烧烤的主要原料是木炭,100g的木炭完全燃烧可以放出3.4×106J的热量,则木炭的热值为____J/kg,木炭用掉一半时,剩余木炭的热值将____。
百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量,是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90km/h接近经济车速,因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试,某品牌汽车百公里理论油耗为8L,汽车发动机的输出功率为23kW(已知汽油密度为0.75×103kg/m3,热值为4.6×107J/kg)。试求:
(1)8L汽油完全燃烧放出的热量;
(2)测试时间内发动机所做的功;
(3)该品牌汽车发动机的热机效率。