第1课时 探究物质的比热容
题组1 探究物质的吸、放热性能
1.如图1所示,规格相同的容器中装了相同质量的纯净水,用不同的加热器加热,忽略散热,得到如图丙所示的水温与时间的图线,则
( )
图1
A.图乙中温度计的示数为32
℃
B.加热相同的时间,两杯水吸收的热量相同
C.吸收相同的热量,甲杯水升温比乙杯多
D.甲杯水加热2
min与乙杯水加热3
min吸收的热量相同
2.如图2所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10
g,烧杯内液体的质量也相同。假设燃料完全燃烧释放的热量全部被液体吸收。
图2
(1)若比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,燃料完全燃烧放出热量的多少,是通过 来反映的,通过本次实验得到的燃料热值与实际热值相比偏
(选填“大”或“小”)。?
(2)若比较不同物质的吸热本领,应选择 两图进行实验;不同物质吸收热量的多少是通过 来反映的。?
3.在“探究比较不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如图3所示。
图3
(1)实验中应量取质量 的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。?
(2)用相同规格的电加热器加热甲、乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过比较
来比较甲、乙两种液体吸收热量的多少。?
(3)某同学在实验中记录的数据如下表所示,分析实验数据可知: 液体的吸热能力强。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
4.在一节物理研究课中,小明同学与小芳同学要比较甲、乙两种液体比热容的大小,他们准备了两只相同的烧杯,分别装了初温和质量相同的甲、乙两种液体。
(1)在设计实验方案时,加热的方式选择 (填字母)更科学。?
A.用两只相同的酒精灯分别给盛甲、乙液体的烧杯加热
B.用两只功率相同的电加热器分别浸没在甲、乙液体中加热
(2)在两种液体都不沸腾的前提下,小明认为要把甲、乙两种液体都加热到相同的温度然后进行比较;小芳认为要加热相同的时间然后进行比较。你认为方法可行的是 (选填“仅小明可行”“仅小芳可行”或“两人都可行”)。?
(3)根据你在第(2)问作出的选择,说出应该怎样判断得出甲、乙两种液体比热容的大小。
题组2 比热容
5.水的比热容为 ;若将一杯温度为15
℃的冷水加热成80
℃的热水,则其比热容将 ;水结冰后它的比热容将 。(后两空均选填“改变”或“不变”)?
6.分别用两个完全相同的“热得快”,同时给质量和温度相同的甲、乙两种液体加热,其温度随时间变化的图像如图4所示,由图可知 液体的温度升高得快些, 液体的比热容大。?
图4
图5
7.在探究“物质的吸、放热能力与哪些因素有关”时,在两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体,在相同环境下进行放热实验。并用图像对实验数据进行了处理,如图5所示。在降低相同的温度时,甲所需的时间比乙所需的时间 (选填“长”或“短”),这说明 液体的比热容大。?
8.对公式c=的理解,下列说法正确的是( )
A.物质的比热容与物体的质量成反比
B.物质的比热容与物体质量大小、温度变化多少、吸热或放热的多少无关
C.物质的比热容与物体是吸热还是放热有关
D.物质的比热容与物体的温度变化多少成反比
9.
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
约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
10.等质量的两种物质,吸收或放出相同的热量,则比热容较大的物质,其温度
( )
A.容易升高,容易下降
B.不易升高,不易降低
C.容易升高,不易降低
D.不易升高,容易降低
11.从比热容表中可知,水的比热容比煤油的大,用规格相同的两个试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着石棉网用相同热源同时对两试管均匀加热,实验后,画出如图6所示的图像,其中能正确反映该实验情况的图像是
( )
图6
12.如图7①所示,用加热器给初温均为20
℃的甲、乙液体加热(m甲图7
(1)某时刻温度计示数如图①所示,此时乙的温度为 ℃。?
(2)甲液体第30
s的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)第35
s的内能。?
(3)小明根据图②中0~30
s图线及题目所给信息得出:甲液体的比热容比乙液体的大。你认为小明的说法是否正确?你的判断依据是什么?
答案
1.D
2.(1)甲、乙
液体升高的温度 小
(2)甲、丙
加热时间
3.(1)相等 (2)加热时间 (3)甲
4.(1)B (2)两人都可行
(3)小明的方法:加热到相同的温度比较加热时间,加热时间长的比热容大;小芳的方法:加热相同的时间比较末温,末温低的比热容大。
5.4.2×103
J/(kg·℃) 不变 改变
6.甲 乙
7.长 甲
8.B 9.D 10.B 11.C
12.(1)58 (2)小于 (3)正确,甲、乙吸收相同的热量,升高相同的温度,由于甲的质量小于乙的质量,根据c=可知,甲的比热容大于乙的比热容。第2课时 与比热容有关的现象解释及其计算
题组1 用比热容解释现象
1.小明到海水浴场玩,他光着脚踩在沙滩上,感到沙子烫脚,当身体进入水中时,觉得水非常凉,这是因为根据热量的计算公式 ,水的比热容 ,相同质量的海水和沙子相比,在同样受热时,吸收的热量 ,而沙子的温度变化比海水 。?
2.修建人工湖能够较好地调节市区的气温,打造宜居城市,其中人工湖可以调节气温的主要原因是 。具体解释是:根据公式 的可知,在吸收或放出 的情况下,相同质量的水与其他物质相比, 的温度变化小。因此修建人工湖可以调节气温。?
3.
在生产和生活中,常见到“水的比热容较大”这一特性的应用情景,以下事例中与这一特性无关的是
( )
A.沿海地区的气温比内陆变化小
B.夜间,在秧田里灌水保温
C.发现人中暑时,常在额头上擦冷水降温
D.汽车发动机用水做冷却液
4.从物理学角度考虑,我们楼房中的暖气用水作为介质的原因是
( )
A.水很容易得到
B.水比其他液体便宜
C.水的密度较大
D.水的比热容较大
5.不考虑其他地区空气流动的影响,可以判断沿海地区的风向
( )
A.白天从海洋吹向陆地
B.夜晚从海洋吹向陆地
C.无论白天、夜晚都是从海洋吹向陆地
D.无论白天、夜晚都是从陆地吹向海洋
题组2 与比热容有关的热量计算
6.[2020·雅安改编]
小红在实验室用酒精灯把质量是0.1
kg、初温是60
℃的水加热到100
℃,则水吸收的热量是 J。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
7.[2019·安徽]
假如完全燃烧0.2
m3天然气放出的热量全部被100
kg、初温为25
℃的水吸收,可以使水的温度升高到 ℃。[已知c水=4.2×103
J/(kg·℃),q天然气=4.2×107
J/m3]
8.一定质量的水从30
℃升高到80
℃,吸收了4.2×103
J的热量,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)方式改变了水的内能,水的质量是 kg。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]?
9.给初温为20
℃、质量为4.2
kg的铁块加热,使其温度升高到80
℃,需要吸收 J的热量。然后将其放入一个装有温度为10
℃、质量为1.15
kg的水的量热器中,最后水的温度将升高到 ℃。[忽略量热器吸热,c水=4.2×103
J/(kg·℃),c铁=0.46×103
J/(kg·℃)]?
10.用稳定的热源给一个质量为1
kg的物体均匀加热,得到它的熔化图像如图8所示,已知该物体在固态时的比热容为0.2×103
J/(kg·℃),则该物质在液态时的比热容是
J/(kg·℃);物体在BC段熔化过程中吸收的热量为 J。?
图8
11.用相同的电加热器给质量均为500
g的水和另一种液体加热(c水>c液),并用图像对实验数据进行了处理,如图9所示。分析图像可以得出
(选填“甲”或“乙”)物质为水,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃),这种液体在4
min内吸收的热量为 J。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
图9
12.[2020·荆州]
砂石的比热容约为0.9×103
J/(kg·℃)。若将50
kg的砂石从20
℃加热到80
℃,砂石需要吸收 J的热量;若这些热量由热值为3.0×107
J/kg的酒精燃烧来提供,需要完全燃烧 g酒精。(不计热损失)?
13.已知天然气的热值为4.2×107
J/m3,完全燃烧0.04
m3天然气可放出的热量为 J;若烧水的效率为25%,这些热量可使常温下2.5
kg的水温度升高 ℃。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]?
14.甲、乙两种物质的初温分别是20
℃和30
℃,它们的比热容之比为2∶1,质量之比为3∶2,吸收了相同的热量,甲的末温是50
℃,则乙的末温是
( )
A.90
℃
B.120
℃
C.10
℃
D.40
℃
15.在1个标准大气压下,完全燃烧1
kg热值为1.26×107
J/kg的干木柴,能使40
kg、30
℃的水温度升高到[不计热量损失,水的比热容c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
( )
A.105
℃
B.100
℃
C.90
℃
D.75
℃
16.用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体(不计热量损失)加热,如图10所示是A和B的温度随加热时间变化的图像,下列说法正确的是
( )
图10
A.A的比热容与B的比热容之比为2∶1
B.A的比热容与B的比热容之比为2∶3
C.加热相同时间t,B吸收的热量比A多
D.A和B升高相同的温度,B吸收的热量较多
17.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均为0.5
kg的水和另一种液体进行对比实验(c水>c液),并用图像对实验数据进行了处理,如图11所示。实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可以得出:[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)另一种液体的比热容是多少?
(2)这种液体在0~15
min内放出的热量为多少?
图11
【能力提升】
18.小明在做“探究不同物质吸热升温特点”的实验时,用同一酒精灯分别给质量相等的水和食用油加热,可以认为单位时间内它们吸收的热量 (选填“相等”或“不相等”)。用实验测得的数据画出它们升高的温度ΔT随时间t变化的图像如图12所示,它们都是过原点的直线,即ΔT=kt,温度升高ΔT1过程中食用油吸收的热量 (选填“小于”“等于”或“大于”)水吸收的热量;用m表示水和食用油的质量,c1和c2分别表示水和食用油的比热容,则两条直线k的比值k水∶k食用油等于 。?
图12
答案
1.Q=cmΔt 较大 相同 大
2.水的比热容较大 Q=cmΔt 相同热量 水
3.C
4.D
5.A [解析]
海水的比热容大于泥土的比热容,白天在吸收了相同的热量后,陆地上方空气比海洋上方空气温度高,所以,陆地上方气压低,海洋上方气压高,风从气压高的海洋吹向气压低的陆地。夜晚,放出相同的热量后,水的温度降低得少,海洋上方气压低,风从陆地吹向海洋。
6.1.68×104 7.45 8.热传递 0.02
9.115920 30
10.0.8×103 2.4×104
[解析]
(1)从图上可以看出,AB段为固态,CD段为液态,在质量不变的前提下,AB段温度升高40
℃,CD段温度升高20
℃,温度升高之比为Δt固∶Δt液=2∶1,CD段加热时间是AB段加热时间的2倍,吸收热量之比为Q固∶Q液=1∶2,根据Q=cmΔt知,物质在固态与液态时的比热容之比为==×=×=,所以该物质在固态时的比热容与液态时的比热容之比是1∶4,则液态时的比热容为0.8×103
J/(kg·℃)。
(2)AB段吸收的热量为QAB=c固
m(t-t0)=0.2×103
J/(kg·℃)×1
kg×(60
℃-20
℃)=8×103
J,因为是供热稳定的热源,所以相同时间内供热相同、物体吸热相同,则物质在BC段吸收的热量是AB段吸收热量的3倍,即QBC=3QAB=3×8×103
J=2.4×104
J。
11.乙 2.1×103 8.4×104
[解析]
(1)相等时间内,两种液体吸收的热量相等,由图像可以看出,甲液体的温度升高得多,乙液体的温度升高得少;利用热量的计算公式Q=cmΔt可知,在质量相等、吸热相同的情况下,温度升高少的物质比热容大,即乙液体的比热容大,所以两种液体中,乙液体是水。
(2)由图可知:液体的初温是20
℃,加热4
min后乙液体(水)的末温是60
℃,
则水吸收的热量:Q吸=c水
m水(t水-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×0.5
kg×(60
℃-20
℃)=8.4×104
J。另一种液体与水吸收的热量相同,也是8.4×104
J,由Q吸=c液
m液(t液-t0)得,8.4×104
J=c液×0.5
kg×(100
℃-20
℃),解得c液=2.1×103
J/(kg·℃)。
12.2.7×106 90
[解析]
砂石吸收的热量:Q吸=cmΔt=0.9×103
J/(kg·℃)×50
kg×(80
℃-20
℃)=2.7×106
J;不计热损失,即酒精完全燃烧放出的热量完全被砂石吸收,则需要完全燃烧酒精的质量:m'====0.09
kg=90
g。
13.1.68×106 40
[解析]
完全燃烧0.04
m3天然气放出的热量:Q放=Vq=0.04
m3×4.2×107
J/m3=1.68×106
J;
水吸收的热量:Q吸=25%
Q放=25%×1.68×106
J=4.2×105
J;
由Q吸=cmΔt得,水升高的温度:Δt===40
℃。
14.B [解析]
由题意可知,m甲∶m乙=3∶2,Q甲∶Q乙=1∶1,c甲∶c乙=2∶1;由Q放=cmΔt可得,甲、乙两物体升高的温度之比为Δt甲∶Δt乙=∶=∶=1∶3。由于甲的温度升高了50
℃-20
℃=30
℃,所以乙的温度应该升高90
℃,即乙的最终温度为30
℃+90
℃=120
℃。
15.B [解析]
干木柴完全燃烧放出的热量:
Q放=m干q=1
kg×1.26×107
J/kg=1.26×107
J;
在不计热量损失的情况下,水吸收的热量:
Q吸=Q放=1.26×107
J,
由Q吸=cmΔt可知,水升高的温度:
Δt===75
℃,
75
℃+30
℃=105
℃,在1个标准大气压下,水在温度达到100
℃后沸腾,继续吸热温度不变,故水温只能升高到100
℃。
16.A [解析]
在时间t内,A、B吸收的热量相同,故C错误;在时间t内,A、B吸收的热量相同,A的温度变化ΔtA=20
℃,B的温度变化ΔtB=40
℃,A、B的质量相同,由Q吸=cmΔt得c=,则cA∶cB=ΔtB∶ΔtA=2∶1,故A正确、B错误;由图可知,A、B升高相同的温度,加热A的时间长,A吸收的热量多,故D错误。
17.(1)由图可知:两种液体的初温都是60
℃,放热15
min后甲液体的末温是40
℃,乙液体的末温是20
℃,Δt甲<Δt乙,且两液体的质量和放出的热量相同,由Q=cmΔt可知,c甲>c乙,所以甲液体是水,
15
min内两种液体放出的热量相同,即c乙m乙(60
℃-20
℃)=4.2×103
J/(kg·℃)×m水×(60
℃-40
℃),
解得c乙=2.1×103
J/(kg·℃)。
(2)读图可得,乙在15
min内由60
℃降低到20
℃,降低的温度:Δt乙=60
℃-20
℃=40
℃,
所以乙放出的热量为Q放'=c乙m乙Δt乙=2.1×103
J/(kg·℃)×0.5
kg×40
℃=4.2×104
J。
18.相等 小于 c2∶c1
[解析]
已知用同一酒精灯给水和食用油加热,所以相同时间内两种液体吸收的热量是相同的。由图像知,升高相同的温度,水的加热时间更长,说明水吸收的热量更多。两种液体的温度随加热时间变化的图像都是过原点的直线,即ΔT=kt,由ΔT=知,质量和吸收的热量一定,温度变化与物质的比热容成反比,所以=。
