13.2 科学探究：物质的比热容（探究物质吸热或放热规律）
新疆的天气真怪,夜晚和早晨很冷,一旦太阳出来就暖烘烘的。这就是人们说的:“早穿皮袄午穿纱,守着火炉吃西瓜。”这种现象主要出现在温差较大的地区,特别是在内陆干旱地区更为常见。这种温差大的情况通常是由以下几个原因造成的:
地区地表性质。在这些地区,地表多为砂石和干泥土,在早晨和晚上,地面温度较低,会
大量的太阳辐射热量,导致气温 ;而在中午时分,地面温度升高,开始向大气和太空辐射能量,导致气温 。
大气状况。这些地区的大气较为 ,对太阳辐射的削弱作用较少,因此白天温度
得较快。同时,夜晚大气逆辐射较弱,对地面的保温作用较差,导致气温 得也较快。
【基础堂清】
1. 如图所示的是探究不同物质吸热升温现象的实验装置。将质量和初温都相同的a、b两种液体,分别装入鸳鸯锅左右两侧锅体中(中间隔挡加装了隔热层),用电磁炉加热。该装置可以较好地控制a、b两种液体在相同加热时间内 相同。加热时,若a液体升温较快,则表示 (选填“a”或“b”)液体吸热本领较强。
用如图所示的两套相同装置探究不同物质吸热升温的现象,将相等质量的沙子和水分别装入铝桶中,用温度计测出它们的初始 ,点燃酒精灯加热,用玻璃棒
沙子和水,观察到沙子升温比水快。由此可以推得,质量相等的沙子和水,升高相同的温度,
吸收的热量多。
【素养日清】
3. 在用相同的加热方式加热并比较水和盐水吸热升温特点的实验后,小明绘制如图所示温度随时间变化的图像,由图可知盐水的沸点比水 (选填“高”或“低”),水和盐水吸热多少是通过 (选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。实验发现升高相同温度时,盐水需要的时间比水要短,这是因为盐水的比热容 (选填“较大”或“较小”)。
4. 在探究“物质吸热能力”的实验中,小明同学用到了水、煤油、秒表、温度计、托盘天平、烧杯以及两个完全相同的电热器等实验器材,如图所示。
(1)在两个相同的烧杯中应加入初温相同、 (选填“质量”或“体积”)相同的水和煤油。
(2)用两个相同规格的电热器是为了保证在 的时间内,水和煤油吸收的热量相同。因此 的长短就反映了水和煤油吸收热量的多少。
(3)实验中水和煤油加热相同的时间,发现煤油的温度升高得快;如果让水和煤油的温度变化量相同,那么 的加热时间长,这现象说明 的吸热能力强。
(4)本实验的主要探究方法是 法和 法。
【参考答案】
情境创生
(1)吸收 较低 升高
(2)稀薄 上升 下降
基础堂清
1.吸热 b
2.温度 搅拌 水
素养日清
3.高 加热时间 较小
4.(1)质量
(2)相同 加热时间
(3)水 水
(4)控制变量 转换13.2 科学探究：物质的比热容（物质的比热容）
【基础堂清】
1. 下表是一些物质的比热容[ J/(kg·℃)]。
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
根据表中数据可以得出,物质的比热容与物质的状态 (选填“有关”或“无关”);一桶水的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)一杯水的比热容;质量相等的铝块和铜块吸收相等的热量,铜块温度的变化 (选填“大于”“小于”或“等于”)铝块温度的变化;在受太阳光照射的条件相同时,干泥土比沙石升温 (选填“慢”或“快”)。
2.水稻喜温,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。其中隐含的物理知识:水的 较大,气温降低时,水能 (选填“放出”或“吸收”)较多的
(选填“温度”“内能”或“热量”)。
3. 北方冬季常采用水暖供热,若每小时流过房间内暖气的热水的质量与房间内空气质量相当,热水流出房间时与流进房间时的温度差约为10 ℃,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),空气的密度为1.29 kg/m3,则一间教室内暖气每小时放出的热量最接近 （ ）
A.103 J B.105 J C.107 J D.109 J
【素养日清】
4. 课后延时服务推出后,为防止饭菜做好后因放的时间变长而变凉,值日老师往保温饭盒下层注入热水,温热上层不锈钢餐盘内的饭菜。保温饭盒下层注入热水,可以保持饭菜不变凉,这是通过 的方式改变了饭菜的内能;打开饭盒时闻到了浓浓的菜香,这属于 现象;若往饭盒注入100 g、90 ℃的热水,水的温度降低到20 ℃大约需要半小时,这样可以保持饭菜不凉,这段时间内水放出的热量为 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
5.甲、乙两物体的比热容之比为2∶3,吸收热量之比为3∶1时,它们升高的温度相同,则甲、乙两物体的质量之比是 （ ）
A.1∶2 B.2∶1 C.9∶2 D.2∶9
6. 在沿海地区炎热晴朗的天气里,易形成海陆风,陆风和海风是由于陆地和大海升温和降温快慢不同,从而使空气对流形成的。如图所示,这是陆风和海风的形成示意图,其中白天易形成 (选填“海风”或“陆风”), 图反映的是晚上风的形成示意图。
7. 工匠用钢铁打制刀具时,有一个重要流程叫“淬火”,把用钢铁打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧,然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1 kg,温度为20 ℃,放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,迅速取出放入5 kg、20 ℃的水中冷却,最后与水达到共同的温度,不计过程中的热量损失,c水=4.2×103 J/(kg·℃),c合金钢=0.42×103 J/(kg·℃),问:
(1)此刀具在炉火中吸收了多少热量
(2)淬火后水的温度为多少摄氏度
【参考答案】
基础堂清
1.有关 等于 大于 快
2.比热容 放出 热量
3.C
素养日清
4.热传递 扩散 2.94×104
5.C
6.海风 甲
7.解:(1)合金钢刀具放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,达到热平衡,两者温度相同,合金钢刀具的末温t2=836 ℃,刀具在炉火中吸收的热量:
Q合金钢吸=c合金钢·m合金钢·(t2-t1)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-20 ℃)=3.4272×105 J
(2)将煅烧后的刀具迅速取出放入20 ℃的水中冷却,最后刀具与水达到共同的温度,设为t2',则有Q水吸=Q合金钢放,即c水m水(t2'-t1')=c合金钢m合金钢(t2-t2'),代入数据得4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(t2'-20 ℃)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-t2'),
解得t2'=36 ℃
