13.3 水的比热容的应用

2.水的比热容的应用
水的比热容对人们的日常生活和生产具有重要
( http: / / www.21cnjy.com )意义，主要表现在两个方面：一是冷却或取暖，而是由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。
【题文1】烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子
( http: / / www.21cnjy.com )热得烫脚，海水却很凉爽；傍晚，沙子很快凉了，但海水却仍然暖暖的．同样的日照条件下，沙子和海水的温度不一样的原因是（　　）
A．沙子的密度比海水的密度大
B．沙子的比热容比海水的比热容大
C．沙子的比热容比海水的比热容小
D．沙子的质量比海水小
解析:
海水比沙子的比热容大，因此，相同质量的海水和沙子，在吸收相同的热量时，沙子温度高，海水温度低，故C符合题意．
答案：C
【题文2】水具有比热容大的特点，下列现象及应用与此特点无关的是（　　）
A．海陆风的形成
B．夏天在教室地面上洒水，感觉变凉爽
C．冬天的暖气设备用热水供暖
D．用水来冷却汽车发动机
解析：
A、因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，
( http: / / www.21cnjy.com )白天，太阳照射下海岸和海水吸收相同的热量，海水温度上升慢；海岸吸热后，温度上升快，热空气上升，微风从海洋吹向陆地，形成海风；而夜晚，海岸和海水放出相同的热量，但水的比热容大，海水温度降低得少，海面气温较高，空气上升，风就从陆地吹向海上，形成陆风，该选项利用水的比热容最大，故不符合题意；
B、夏天在教室地面上洒水，
( http: / / www.21cnjy.com )室内增加了一盆水后，增大了水的表面积，可以加快水的蒸发，增加空气的湿度，故该选项与水的比热容大是无关的，故该选项符合题意；
C、因为水的比热容较大，降低相同的温度，水放出的热量多，所以冬天供暖系统使用热水循环供暖，故与水的比热容最大有关，故不符合题意；
D、因为水的比热容较大，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水做内燃机的冷却液，与水的比热容最大有关，故不符合题意；
答案:B
【总结】水的比热容的应用
冷却或取暖：由于水的比热容比较大，在一
( http: / / www.21cnjy.com )般情况下，一定质量的水升高（或降低）一定的温度而吸收（或放出）的热量比相同质量的其他物质升高（或降低）相同的温度而吸收（或放出）的热量多，所以我们利用水作冷却剂或取暖，做冷却剂时，是让水吸收更多的热量；用来取暖时，是让水放出更多的热量。
调节气候：夏天，太阳照在海面上，海
( http: / / www.21cnjy.com )水在温度升高的过程中吸收大量的热量，所以住在海边的人们并不觉得特别热；冬天，气温降低了，海水由于温度降低而放出大量的热量，使沿海气温不致降得太低，所以住在海边的人们又不觉得特别冷。
冷却或取暖：由于水的比热容比较大，
( http: / / www.21cnjy.com )在一般情况下，一定质量的水升高（或降低）一定的温度而吸收（或放出）的热量比相同质量的其他物质升高（或降低）相同的温度而吸收（或放出）的热量多，所以我们利用水作冷却剂或取暖，做冷却剂时，是让水吸收更多的热量；用来取暖时，是让水放出更多的热量。
调节气候：夏天，太阳照在海面上，海水在温度升
( http: / / www.21cnjy.com )高的过程中吸收大量的热量，所以住在海边的人们并不觉得特别热；冬天，气温降低了，海水由于温度降低而放出大量的热量，使沿海气温不致降得太低，所以住在海边的人们又不觉得特别冷。
【练习题】
1．烈日炎炎的夏季,中午海
( http: / / www.21cnjy.com )滩上的沙子热得烫脚,海水却非常凉爽,这是因为水的比热容________(选填“大于”、“等于”或“小于”)沙子的比热容.质量为2kg的水温度升高10℃时,吸收的热量是________J.[c水=4.2×103J/(kg ℃)].
2.暑假里,小梅跟着妈妈
( http: / / www.21cnjy.com )去青岛避暑.一天,烈日当空,小梅在海边玩耍时发现:海边的沙子热得烫脚,而海水却是凉凉的.请用比热容的知识说明这一现象.
3.
目前，南京市大约还有30万户居民使用每次冲水13
L的老式坐便器，如果这些坐便器换用某种节水阀后，每次冲水量可降为6
L．
（1）若某户居民平均每天冲水10次，换用节水阀后，该户一个月（按30天计算）可节水多少千克？（1
L=1
dm3）
（2）该户每月节省下来的水，如果温度降
( http: / / www.21cnjy.com )低1℃，能够放出多少热量？假设这些热量是由煤气完全燃烧所产生，则需要煤气多少立方米？[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/m3）
（3）据统计，全市30万户居民每家花1
( http: / / www.21cnjy.com )0元钱换个节水阀，每年就能省出两个玄武湖的水量．假如我市城区多两个玄武湖，结合所学的物理知识，你认为会给城市环境带来什么好处？（写出一条即可）
4.
上海世博园采用了一种不用电，而是用
( http: / / www.21cnjy.com )水来调节温度的江水源空调．江水源空调系统用水泵抽取黄埔江的水，利用江水与世博园室内空气的温差实现制冷制热，从而达到冬暖夏凉的效果．
（1）用江水来调节温度主要是利用了水的哪一种特性？
（2）从热传递的角度解释江水源空调为什么能达到冬暖夏凉的效果？
5.
福岛核泄漏发生后，应日本方面要求，
( http: / / www.21cnjy.com )我国自主生产的一台62米臂架混凝土泵车紧急驰援，用于向反应堆注水冷却．如图所示，总质量53.5吨的超大泵车装载在即将起航的国际客轮“苏州号”上，泵车轮下的船舱甲板上铺设着两排宽大的木板．请问：
（1）向反应堆注水冷却是利用了水的哪一个特性？
（2）从物理学角度说明甲板上为什么要铺设两排宽大的木板？
6.
图甲是表示在生活中往往用热水来
( http: / / www.21cnjy.com )取暖，图乙表示在生活中又往往用冷水来降温，在这两种不同的应用中都选择了水，请根据所学的热学知识加以说明，并探究在实际生活中还有哪些方面也利用了水的这个特点．
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7.
家住东北某城市的汽车司机老杨每年
( http: / / www.21cnjy.com )到了冬季就有一件非常头痛的事情，那就是该城市的冬季平均气温很低，导致他每天下午开回的汽车停了一晚之后，第二天早晨发动机的散热器里的水便结了冰，水结冰后就不能在散热器中循环流动了．老杨为了避免水结冰带来的不便，他只好每天下午回家把散热器中的水放尽，第二天出车前再重新装上水．老杨儿子晓兵同学今年读八年级，他在读八年级之前就总想帮助父亲解决这一麻烦，但总想不出好办法，他今年学了物理之后，知道了水的凝固点是0℃，而还有许多液体的凝固点低于0℃，如酒精的凝固点是-117℃．他于是想到用其他液体代替水来对发动机进行散热也就不会结冰了，他把他的这种想法告诉了他爸爸，但他爸爸告诉他，其他液体冷却效果没有水的冷却效果好，他后来又想：“能不能让水与其他液体混合来降低凝固点呢？如酒精和水混合．”
问题：酒精和水的混合物的凝固点是否低于0℃？
实验：晓兵取来了一杯水和一些酒
( http: / / www.21cnjy.com )精，将少量的酒精倒入装有水的杯子中，然后将其放入冰箱的冷冻室中，并且用一支温度计测量其温度，每隔3min观察记录一次数据．
晓兵的实验数据结果记录如下：
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根据晓兵的实验探究过程和结果，回答以下问题：
（1）文中，晓兵爸爸告诉他：“其他液体冷却效果没有水的冷却效果好”，这是因为水比其他液体的______大．
（2）晓兵实验的这杯水和酒精的混合物的凝固点是_______℃．
（3）经研究发现，水和酒精混合物的凝固
( http: / / www.21cnjy.com )点不是固定不变的，你认为它的高低可能与______有关．用晓兵配制的混合液体___________（选填：“能”或“不能”）帮助爸爸解决麻烦．
【参考答案】
1.大于
8.4×104J
2.水的比热容比沙子的比热容大，在吸收同样的热量的情况下，水升高的温度比沙子多
3.
（1）2100kg
（2）0.21m3
解析：
（1）利用密度公式得m=ρv=1.0×103kg/m3×10×（13-6）×10-3m3×30=2100kg；
（2）能够放出的热量：q放=cm△t=4.2×103J/（kg．℃）×2100kg×1℃=8.82×106J，
所以，需要煤气的量v=Q放/q=8.82×106J/4.2×107J/m3=0.21m3
4.
答案见解析
解析：
（1）因为水的比热容较大，白天，相同质量的
( http: / / www.21cnjy.com )水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，能有效调节气温；
（2）冬天时，江水的温度高于
( http: / / www.21cnjy.com )世博园室内空气的温度，热量从江水传递给空气，使气温升高；夏天时，江水的温度低于世博园室内空气的温度，热量从空气传递给江水，使气温降低；这样达到了冬暖夏凉的效果．
5.
答案见解析
解析：
（1）利用了水比热容大的特性；
（2）由于混凝土泵车很重，会给甲板带来
( http: / / www.21cnjy.com )很大的负荷．铺设两排宽木板有助于增大受力面积，从而在压力不变的情况下，减少泵车对甲板的压强，保护甲板．
6.
答案见解析
解析：水的比热容大，故其吸（放）热本领
( http: / / www.21cnjy.com )越大，所以汽车的发动机常用水来冷却，暖气片中常用水作为热的载体，冬季晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗．这都是利用水的比热容大的特性．
故答：图甲是表示在生活中往往用热水来取暖
( http: / / www.21cnjy.com )，图乙表示在生活中又往往用冷水来降温，在这两种不同的应用中都选择了水，这是因为水的比热容大，在降低相同温度水放出热量多，在吸收相同热量温度升高慢，故用热水来取暖，用冷水来降温．
冬季晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗，以及海陆风的形成等等，这都是利用水的比热容大的特性．
7.
（1）比热容
（2）-12
（3）两种物质混合的质量比例
能
解析：
（1）水的比热容大，相同质量的水，升高相同的温度，水能够吸收更多的热量，因此常用作汽车发动机的冷却剂．
（2）读表中的数据可知，当温度为-12℃时，混合物处于固液混合状态，且温度保持不变，因此这杯水和酒精的混合物的凝固点是-12℃．
（3）研究发现，水和酒精混合物的凝固点不是固定不变的，它的高低可能与两种物质混合的质量比例有关．
用晓兵配制的混合液体，即有较低的凝固点，又有较大的比热容，因此能帮助爸爸解决麻烦．