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5.2热量、比热容
学习目标
知道比热容是物质的一种特性,知道比热容的准确定义和单位;
能够根据热量与温度变化量、质量和比热容的关系,解释简单的自然现象;
知识梳理
比热容
定义:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量,用C表示;
比热容是反映物质的热学特性的物理量,它表示质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;或者说质量相同的不同物质,吸收相同的热量,它们升高的温度不同。为此,我们取单位质量的不同物质,都升高1℃时所吸收的热量多少,来比较不同物质的这种特性,因此引出了比热容的定义。
2、单位:在国际单位制中比热的单位是:焦/(千克·摄氏度),符号为:J/(㎏·℃),读做:焦每千克摄氏度。
表达式:
物质特性
:比热容是物质的特性之一,对于某种物质,它的比热容是一定的,不同的物质,比热容一般是不同的。我们可以通过比热表查出各种物质的比热容。其中水的比热容最大。
注:虽然某种物质的比热容也可以用来计算,但某种物质的比热容跟它吸、放热量的多少,质量的大小升温或降温的多少无关。
6、“水的比热容大”这一特点在人们的日常生活和生产中具有重要的意义。
(1)汽车发动机用水来冷却
(2)冬天的散热器(俗称暖气片)用热水供暖;
(3)调节气候
(4)水保秧苗等
例题精讲
例1下列说法正确的是()
一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的二分之一
B.吸收热量多的物质,比热容一定大
C.高温物体放出热量一定多
D.质量相同的水和煤油,吸收了相同的热量,煤油升高的温度大于水升高的温度
【答案】D
【解析】根据比热容是物质的一种特性,与它的质量和体积温度等无关,故选项A是错的,从比热容的定义可知,比较两种物质的比热容,应当是在质量及升高的温度相同的条件下,比较它们吸热的多少,故B缺少条件,不正确。温度高的物体不发生温度或状态变化,是不会放出或吸收热量的,故
C也不正确。由水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)可见,质量相同的水煤油升高相同的温度,水吸收的热量多,当质量相同的水没有吸收相同热量时,煤油升高的温度多。
例2如图所示,甲是用水冷却热牛奶的示意图,图乙是记录牛奶水的温度随时间变化的图像,图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是______;(填写Ⅰ或Ⅱ)图中A点的物体意义是___________________。若水的质量为1.5kg,在这个过程中水吸收的热量是__________________________。
【解析】热牛奶放入冷水中,牛奶放热,温度降低,所以热牛奶温度随时间变化的曲线应是Ⅰ,热牛奶在冷水中,牛奶温度降低,水的温度升高。当它们温度相同时,温度不再发生变化,此时对应的温度就是牛奶和水的混合温度。
答案:曲线Ⅰ;牛奶和水的混合温度,混合温度为18℃,水吸收的热量
Q=5.04×104J。
例
3
水和煤油吸收的热量相等,水的比热是煤油的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
【答案】
A
【解析】根据公式,运用代入数值法来求解,非常简单,假设煤油比热是1,那么水的比热是2,煤油升高温度是1,水升高温度是1/3,代入即可得出质量之比。
例4
已知C铜>C铅,温度相同,质量相等的铜块和铅块,它们吸收相同热量后,将它们互相接触,则(
)
A.热量由铜块传给铅块
B.热量由铅块传给铜块
C.铅块和铜块之间不发生热传递
D.缺少条件,无法确定
【答案】B
【解析】解此题要抓住二点:(1)热传递的条件;(2)用控制变量法解题。物体间发生热传递的条件是:物体间存在着温度差,即热是温度高的物体传给温度低的物体,要判断铅块和铜块是否发生热传递,必须知道是哪个物体的末温高,由Q吸=cm(t-t0)得:t=.在Q吸、m、t0相同时,
t只与c有关,c越大,t越小。
∵c铜>c铅,∴t铜<t铅,即铜块的末温小于铅块的末温,热应该由铅块传给银,故正确选项是B。
例5
使2Og冰温度从一10℃升高到0℃,但未熔成水,需要多少热量?如果这些热量是由温度从5℃降低到0℃的水来供给的,需要多少克5℃的水?
【答案】冰吸收的热量为420J。需要20g水。
【解析】
本题分别运用吸热和放热的计算公式计算吸收的热量和水放出同样的热量需要水的质量多少。其中水降低的温度为t0水-t一5℃-0℃=5℃,冰升高的温度为t-to冰=0℃-(-10℃)=10℃,冰的质量为m冰=20g=0.02kg
解:Q吸=c冰m冰(
t-t0冰
)=
2.l×103J/(kg·℃)
×0.02kg×
10℃=420J
根据题意有
Q吸=Q放
∴
水放出热量
Q放=420J
∵
Q放=c水m水(to水一t)
∴m水==0.02kg=
20
g
【巩固测试】
1、水的比热大于煤油的比热,这意味着,质量相等的水和煤油在温度升高相同时,水吸收的热量比煤油吸收的热量
。
【答案】多
2、比热是用来描述
相等的不同物质,在升高的温度相同时,
不等的性质的物理量。
【答案】质量,吸收
3、酒精的比热是2.4×103J(kg·℃),它的物理意义是
,把酒精烧掉一半,剩余酒精的比热是
J/(kg·℃)。
【答案】1kg
的酒精温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量是2.4×103J,2.4×103J(kg·℃)
4、冰的比热是2.1×103J/(kg.℃),冰吸收了2.1×103
J的热量,使冰熔化了一半,剩余部分的比热是
J/
(kg·℃
),熔化了一半的比热是
J/kg·℃)。
【答案】2.1×103,
2.1×103
5、夏天,在阳光照射下,河边的砂石与河水相比,温度较高的是
,这是因为
。
【答案】砂石,水的比热容比砂石大
6、质量、初温分别相同的铁块和水,它们放出相等的热量后,将铁放入水中,则(
)
A.
铁块和水之间没有热传递
B.热量从铁块传向水
C.热量从水传向铁块
D.无法确定
【答案】B
课堂练习
1、甲、乙两物体质量相等,温度相同,把甲投入一杯热水中,平衡后水温降低10℃,取出甲(不计热量和水的损失),再把乙投入杯中,平稳后水温又降低了10℃,由此可知(
)
A.甲的比热比乙大
B.甲的比热比乙小
C.甲的比热与乙相等
D.无法比较比热大小
2、甲、乙两种物质,它们的质量之比是3:1,吸收热量之比是2:1,那么甲、乙两种物质升高温度之比和比热之比分别是(
)
A.2:3,10:1;
B.3:2,1:10;
C.5:3,2:5;
D.3:5,5:2.
3、扩散现象说明(?????
)
A.
分子有一定大小?????B.
分子有一定质量
C.
分子间有一定作用力
???D.
分子不停地做无规则运动
4、下列关于分子力的叙述正确的是(???
)
A.
一般固体难于拉伸,说明分子间有引力
B.
一般液体易于流动和变成小液滴,说明液体分子间有斥力
C.
用气筒给自行车胎打气,越打越费力,说明压缩后的气体分子间有斥力
D.
以上叙述都正确
5、有甲、乙两个物体,它们的质量之比是3:1,吸收的热量之比是2:1,升高的温度之比是5:3,则甲、乙两物质的比热之比是(
)
A.10:1
B.1:10
C.2:5
D.5:2
6、甲、乙两块质量相同的不同金属,在沸水里加热一段时间,先取出甲投入一杯冷水里,当达到平衡后,水温升高200C。再取出甲,立即将乙从沸水中取出投入这杯水中,再次达到平衡,水温又升高200C,若不计热量的损失,则由此可判断(
)
A.甲的比热容比乙的大
B.甲的比热容比乙的小
C.甲的比热容跟乙的比热容相等
D.无法确定比热容大小
7、在相同条件下,对质量为m1、比热容为C1的物质A和质量m2、比热容为C2的物质B均匀加热,物质A、B的温度随加热时间的变化情况如图所示,根据图象分析可推断出正确的结论是( )
若C1=C2,则m1<m2
B.若C1>C2,则m1>m2
C.若m1<m2,则C1D.若m1=m2,则C1>C2
8、铝的比热容是0.88×103J/(kg·℃)。由此可知(
)
A.1kg的铝温度升高1℃时吸收的热量是0.88×103J
B.1kg的铝温度升高l℃时吸收的热量是0.88×103J/(kg·℃)
C.1kg的铝温度降低到1℃时放出的热量是0.88×103J
D.1kg的铝温度升高到1℃时吸收的热量是0.88×103J
9、质量为5千克的水,温度升高了10℃,求水吸收的热量。[c
水=4.2×103焦/(千克·℃)]
10、质量为3千克的水,温度降低了50℃。求水放出的热量Q放。[c水=4.2×103焦/(千克·℃)]
11、对质量为10千克的铝块加热,铝块的温度从20℃升高到60℃。求:
①铝块升高的温度△t。
②铝块吸收的热量Q吸。[c铝=0.9×103焦/(千克·℃)]
12、为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如下图所示的实验.用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值,并用钟表记录加热时间.实验数据记录如下表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
68
(1)在实验过程中控制加热时间相同,通过比较????????
?来研究水和食用油吸热能力的差异.
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给????????????加热更长的时间,此时水吸收的热量???????????????(选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量.
(3)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同,物质的这种特性用??????????这个物理量来描述.
【答案】1、B
2、C
3、
D??4、A
5、C
6、B
7、D
8、A
9、2.1×105焦
10、6.3×105焦
11、①△t=60℃-20℃=40℃②Q吸=cm△t
=0.9×103焦/(千克·℃)×10千克×40℃
=3.6×105焦
????????
12、(1)升高的温度(或温度升高的多少等)(2)水;大于??(3)比热容
课后练习
1、质量相同的水和煤油各一杯,在相同的炉子上加热相同的时间后(
)
A.水比煤油温度升高得多
B.水比煤油温度升高得少
C.水和煤油温度升高得一样多
D.条件不足,无法判断
2、两个物体,它们吸收相同的热量后,升高相同的温度,则(
)
A.两个物体的质量必相等
B.两个物体的比热必相等
C.两个物体中质量较大的比热小
D.两个物体中质量较大的比热大
3、甲、乙两物体,质量和温度都相同,把甲放入一杯热水中搅拌后,水温降低了5℃,将甲取出来,把乙放进去搅拌后(水量、能量损失不计),水温又降低了5℃,由此可知:(
)
A.甲物体的比热容较大
B.乙物体的比热容较大
C.甲乙两物体比热容一样大
D.无法判断
4、下列说法正确的是(
).
A.一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的二分之一
B.吸收热量多的物质,比热容一定大
C.高温物体放出热量一定多
D.质量相同的水和煤油,吸收了相同的热量,煤油升高的温度大于水升高的温度
5、在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱,夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象.而沿海地区是“气候宜人,四季如春”,这表明水对气温有显著影响,是因为(
).
A.水的透明度高,容易吸收太阳能
B.水的比热容比沙石的比热容大
C.水在蒸发时有致冷作用
D.水的对流性能好
6、下列事实中,最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的
是(
)
A.体积相同的两杯水温度都升高10℃,它们吸收的热量相同
B.质量相等的两块钢温度分别升高5℃和10℃,它们吸收的热量不相同
C.体积相等的水和煤油温度都升高10℃,它们吸收的热量不相同
D.质量相等的水和铜温度都升高10℃,它们吸收的热量不相同
7、质量相等、初温相同的水和酒精,分别用两个相同的加热器加热(不计热量损失),加热过程中温度随时间的变化图线如图15-6所示,关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是(
)
A.a的比热大,是水
B.a的比热大,是酒精
C.b的比热大,是水
D.b的比热大,是酒精
8、甲、乙两物体的比热容之比为2∶3,吸收热量之比为3∶1,它们升高的温度相同,则甲、乙两物体的质量之比为(
)
A.9∶2
B.2∶9
C.1∶2
D.2∶1
9、质量为3千克的石油,用去1/3后,剩下石油的密度、比热容和热值情况为(
)
A.密度、比热容变为原来的2/3,热值不变
B.密度、比热容不变,热值变为原来的2/3
C.密度、比热容和热值变为原来的2/3
D.密度、比热容和热值都不变
10、有质量相等的甲、乙两金属块,初温度也相等,如把甲投入一杯90℃的水中,热平衡的水温下降了5℃,取出甲后,再把乙投入水中,热平衡时,水温又下降了5℃,比较甲、乙两金属的比热和吸收的热量,正确的是(
)
A.
甲的比热大于乙的比热
B.
甲的比热等于乙的比热
C.
甲的比热小于乙的比热
D.
甲吸收的热量大于乙吸收的热量
11、初温相同的甲、乙两球,它们的质量和比热容分别是m甲、c甲、m乙、c乙,它们吸收相等的热量后,甲球可把热量传给乙球,则下列情况中不可能的是(
)
A.m甲>m乙,c甲<c乙
B.m甲<m乙,c甲>c乙
C
.m甲<m,c甲<c乙
D.m甲>m乙,c甲>c乙
12、质量和初温都相同的一块铝和一杯水,它们吸收相等热量后,把铝块投入水中,那么(
)
A.热量由水传给铝块
B.热量由铝块传给水
C.水和铝块之间没有热传递
D.条件不足,无法判断
二、填空题(本题共9小题)
1、南湖是长春最大的公园,水面面积达92万平方米。
(1)南湖对周围气温起到很好的调节作用,这是由于水的比热容较________。
(2)在湖面上划船时,船相对于岸是________(选填“运动”或“静止”)的。
(3)漫步在湖边林荫路上,闻到阵阵花香,这表明分子在不停地做________运动,树荫是由于光的________形成的。
2、物质是由分子组成的,分子在永不停息地做________,分子间有相互作用的________。
3.把磨光滑的金牌和铅片紧压在一起,在室温下放若干年,可以看到它们互相渗入了对方,这说明固体分子也能________,同时说明分子之间具有________。
3、汽车发动机是用水作冷却剂的,这是利用了水的________的性质;一辆汽车的水箱中装有10kg水,如果这些水的温度都升高了50℃,则它吸收的热量是________J
(C水=4.2×103
J/(kg·℃))。
4、汽车散热器中装有4kg的水,当水温升高了10℃时,它吸收了________J的热量。(已知C水=4.2×103J/(kg·℃)
,不计热量损失)
5、小聪用两个相同的“热得快”分别给质量和初温都相同的A、B两种液体同时加热。两液体的温度随时间变化的图象如下图所示,则比热容的大小关系是CA________CB。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
三、实验题
1.如图所示为比较水和沙的吸热能力的实验装置。本实验中:
(1)在两只相同的烧杯内分别装入________相等、初温相同的水和沙,用同一酒精灯分别给水和沙加热。
(2)用同一酒精灯以相同的方式分别给水和沙加热,这是为了控制水和沙在加热过程中相同时间内________。
(3)小明提出实验比较方法是,让水和沙升高相同的温度比较________;小华提出了另一种比较方法是,让水和沙_____
___,比较___
_____。
(4)加热过程中用搅拌棒搅拌是为了___
_____。
(5)某一小组的实验数据记录如下表:
物质
质量/g
温度升高10℃所需要的时间/s
温度升高20℃所需要的时间/s
温度升高30℃所需要的时间/s
水
30
96
163
220
沙子
30
64
89
124
分析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”或“小于”)沙子吸收的热量;如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,________(选填“沙子”或“水”)升高的温度更高。
四、计算题(本题共3小题)
1、某同学用一只装有2g水银的温度计,测量烧杯中水的温度若温度计示数上升了50℃,则温度计内的水银吸收了多少热量?[C水银=0.14×103J/(kg·℃)]
2、太阳能热水器内盛有25℃的水20kg,在阳光照射下水温升高了55℃,试计算这些水吸收了多少热量。[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
3、吃早饭的时候,妈妈用热水给小雪加热如下图所示的袋装牛奶,为了使这袋牛奶的温度由12℃升高到42℃,妈妈至少要用60℃的热水多少千克?[水的比热容为C水=4.2×103J/(kg·℃),设该牛奶的比热容为2.5×103J/(kg·℃),不计热量损失]
【答案】
选择1.B;2.C;;3.B(温差大比热容小,甲温差大,所以比热小);4.D;5.B;6.D;7.C;8.A;9.D;10.C;11.D;12.B;;
填空1.(1)大(2)运动(3)无规则,直线传播
2.无规则运动,引力和斥力;3.扩散,引力;4.比热容较大,2100000;5.168000;6.小于;
实验题1.(1)质量(2)吸热相同(3)吸收热量,吸收相同热量,升高的温度;(4)受热均匀(5)大于,沙子
计算题1.14J;2.4620000J;3.0.248Kg
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