第1课时 比热容的概念及应用
【基础练习】
知识点
1 物体的吸热能力
1.在“比较水与煤油吸收热量时温度升高的快慢”实验中,需要控制某些变量,下列做法你认为多余的是
( )
A.采用完全相同的加热方式
B.采用酒精灯加热时,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
2.在探究“比较不同物质的吸热能力”时,同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水,装置如图1所示。下列说法正确的是
( )
图1
A.在本实验中,物体吸热多少是由物质的种类决定的
B.实验中,加热相同的时间,末温低的物质吸热能力强
C.实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子的吸热能力较强
D.实验中,将沙子和水加热到相同温度时,它们吸收的热量相同
3.张军在做“比较不同物质吸热的情况”实验时,使用相同的酒精灯给水和煤油加热,如图2所示,并得到如下表所示的数据。
图2
烧杯号
物质
质量/g
初温/℃
末温/℃
加热时间/min
1
水
300
20
30
12.3
2
水
150
20
30
6.2
3
煤油
300
20
30
6.1
4
煤油
300
20
25
3.1
(1)本实验中,物质吸收热量的多少是通过比较 来反映的。?
(2)分析1、3号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论: ,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量不同。?
(3)分析1、2号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论:同种物质的物体,在升高相同温度时,吸收热量的多少与物体的 有关。?
知识点
2 比热容的概念
4.对于同一物态的某种物质,根据c=可知
( )
A.比热容跟热量成正比
B.比热容跟质量成反比
C.比热容跟温度变化成反比
D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化量的乘积之比是个恒量
5.下表中列出了几种物质的比热容,小张同学根据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·℃)-1]
水
4.2×103
铁
0.46×103
酒精
2.4×103
铜
0.39×103
煤油
2.1×103
干泥土
0.84×103
冰
2.1×103
水银
0.14×103
A.一杯水的比热容比一桶煤油的比热容小
B.液体的比热容一定比固体的比热容大
C.不同的物质,比热容一般不同
D.比热容是物质自身的性质之一,只和物质的种类有关
6.冰的比热容是2.1×103
J/(kg·℃),其物理意义是 。若一块冰熔化掉一半,则剩余的冰的比热容将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
知识点
3 比热容的应用
7.炎炎夏日,烈日下海滩上的沙子热得发烫,而海水却很清凉;傍晚,沙子变凉了,海水却依然暖暖的。这主要是因为海水和沙子具有不同的
( )
A.密度
B.内能
C.热量
D.比热容
8.下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是
( )
A.让热水流过散热器供暖
B.用循环水冷却汽车发动机
C.沿海地区昼夜温差较小
D.夏天在房间内洒水降温
9.在严寒即将来临时,为了预防果实结冰,果农会用水喷洒果树。请你解释这种做法的道理:因为水的 较大,降低相同的温度时能 更多的热量,且水结冰时会 热量,所以可以减慢环境温度的降低,从而保护果实。?
【能力提升】
10.水在凝固成冰的过程中,下列判断正确的是
( )
A.内能不变,比热容不变
B.放出热量,温度不变
C.比热容、内能、温度都不变
D.比热容变小、内能变少、温度降低
11.根据表中数据,下列判断正确的是
( )
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
A.不同物质的比热容不可能相同
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.水的比热容大,所以夏天在河里洗澡上岸后会感觉比较冷
D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
12.[2020·杭州]
夏日晴朗的白天,在太阳光照射下,某海边城市陆地与海面之间空气流动示意图(图3中箭头表示空气流动方向)合理的是
( )
图3
13.白洋淀是华北地区的鱼米之乡,初春时白天夜晚温差大,培育水稻秧苗时,为了不使秧苗受冻伤,下列做法正确的是
( )
A.早晨多灌水,傍晚多排水
B.早晨多排水,傍晚多灌水
C.早晨和傍晚都要多灌水
D.早晨和傍晚都不要灌水
14.如图4所示是甲、乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的关系图像,请根据图像中提供的信息判断: 液体的比热容较大;如果要在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液,你认为选择 液体更好。?
图4
15.将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。很长一段时间后,观察到的现象如图5所示,则这三块金属的比热容最大的是 ,最小的是 。?
图5
16.为了比较水和煤油的吸热能力,江涛用甲、乙两个相同的装置做了如图6所示的实验。
图6
(1)在两个相同的烧杯中应加入初温相同、 相同的水和煤油。?
(2)实验中搅拌器的作用是使液体 ,选用相同酒精灯加热的目的是使水和煤油在相同时间内 。?
(3)实验中发现煤油的温度比水的温度升高得 (选填“快”或“慢”),这表明 的吸热本领更强。?
【中考真题】
17.[2020·福建]
用冷水冷却汽车发动机,主要是利用水的
( )
A.比热容大
B.密度大
C.凝固点低
D.沸点高
18.[2020·泰安]
质量相同的水、沙石和铜(已知c水>c沙石>c铜),放出了相同的热量,温度下降最大的是 。?
答案
第1课时 比热容的概念及应用
1.B 2.B
3.(1)加热时间长短 (2)不同物质的物体 (3)质量
[解析]
(1)本实验将“物质吸收热量的多少”转换为加热时间的长短,这种方法称为“转换法”。
(2)根据1、3号烧杯的实验记录可知,不同物质的物体,在质量相等、升高的温度相同时,加热时间不同,即吸收的热量不同。
(3)1、2号烧杯中的液体都是水,升高的温度相同,质量不同,加热时间不同,即吸收的热量不同,所以可以得出初步结论:同种物质的物体,在升高相同温度时,吸收热量的多少与物体的质量有关。
4.D
5.C [解析]
由表格中的信息可知,水的比热容大于煤油的比热容,比热容大小与质量无关,故A错误;液体的比热容不一定比固体的大,比如:冰的比热容比水银的比热容大,故B错误;由表格中的数据可知,不同的物质,比热容一般不同,故C正确;比热容是物质自身的性质之一,只和物质的种类和状态有关,故D错误。
6.1
kg的冰温度升高(或降低)1
℃吸收(或放出)的热量是2.1×103
J 不变
7.D [解析]
水的比热容较大,在吸收和放出相同热量时,与同质量的其他物质相比,其温度变化小。水的比热容比沙子的比热容大,相同质量的水和沙子,同样受热或冷却的情况下,吸收或放出相同热量,水的温度变化比沙子小,因此,在受太阳照射条件相同时,海水比沙滩的温度低,放出相同热量时,海水比沙滩的温度高,故D正确。
8.D [解析]
本题考查的是热学相关知识。夏天在房间内洒水降温是利用水的蒸发吸热,D错误。A、B、C三项都是利用水的比热容较大这一特性。
9.比热容 放出 放出 [解析]
水的比热容较大,降温时能放出更多的热量,且水结冰时会放出热量,故可以减慢环境温度的降低,从而保护果实。
10.B [解析]
水在凝固过程中放出热量,内能减小,但温度保持不变;由于比热容与物质的种类和物质所处的状态有关,当水凝固成冰后,比热容变小。
11.D [解析]
夏天游泳者从水中上岸后,身上的水在蒸发时,吸收身体的热量,使人体的温度降低,所以人会感觉到冷,故A错误;干泥土比湿泥土比热容小,相同条件下,吸收相同的热量,干泥土温度变化快,升温较快,故B错误;因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜的温差小,故C错误;铝块和铜块的质量相等,升高相同的温度,因铝块的比热容大于铜块的比热容,所以铝块比铜块吸收的热量多,故D正确。
12.A [解析]
因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大,白天,太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量,海水温度上升慢;陆地吸热后,温度上升快,热空气上升,空气从海洋吹向陆地,形成海风,高空的空气从陆地吹向海洋,故图A正确。
13.B [解析]
水的比热容大,故其吸(放)热能力强,初春时白天夜晚温差大,培育水稻秧苗时,为了不使秧苗受冻伤,所以早晨多排水,傍晚多灌水。
14.乙 乙
15.丙 甲
16.(1)质量 (2)受热均匀 吸收的热量相同
(3)快 水
17.A
18.铜 [解析]
在质量相等、放热也相同的情况下,比热容越小的物质温度变化越大,三种物质中铜的比热容最小,故铜的温度下降最大。第2课时 热量的计算
【基础练习】
知识点
1 热量的计算公式
1.物体吸收热量的计算公式是Q吸= ,放出热量的计算公式是Q放= 。若升高或降低的温度用Δt来表示,热量的计算公式可统一写成Q= ,该公式的变形也可以用来计算物质的比热容、物体的质量和物体变化的温度,即c= ,m=
,Δt= 。?
知识点
2 热量的计算
2.蓄水量为1
t的太阳能热水器现在装满了30
℃的水,经过光照后水温升高了20
℃,则水吸收的热量是 J。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
3.质量为50
g的水,水温从80
℃降低到40
℃,水放出的热量是 J。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]。?
4.质量和初温相同的甲、乙两种液体,经同一加热器加热相同的时间后甲的温度大于乙的温度,则甲液体的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容。如果乙液体的质量为1
kg,初温为20
℃,加热一段时间后温度升高到50
℃,吸收的热量为1.26×105
J,则乙液体的比热容为 J/(kg·℃)。?
5.小明在家中用煤气灶将初温为20
℃的水加热到80
℃,这时水吸收的热量为5.04×105
J,水的质量是 kg。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]?
6.有一根烧红的铁钉,质量是2
g,放出920
J的热量后,温度降低到20
℃,求铁钉的初温。[c铁=0.46×103
J/(kg·℃)]
知识点
3 比热容和热值的综合计算
7.小明将质量为1
kg、温度为10
℃的水加热到90
℃时,水需要吸收
J的热量,这相当于完全燃烧 m3的天然气放出的热量。[c水=4.2×103
J/(kg·℃),天然气的热值为4.2×107
J/m3]?
8.完全燃烧0.3
kg氢气所放出的热量为 J,如果这些热量全部被水吸收,可以使500
kg、20
℃的水温度升高 ℃。[氢气的热值q=1.4×108
J/kg,水的比热容c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
9.在一个标准大气压下,用炉子将一定质量的水从20
℃加热至沸腾,燃烧了0.28
kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),焦炭的热值为3.0×107
J/kg。求:(不计热损失)
(1)0.28
kg焦炭完全燃烧释放的热量。
(2)水的质量。
【能力提升】
10.如图7所示,小红在家里的一个热水壶中装入2
kg开水,放置一晚后,测得温度变为70
℃左右,此过程中这一壶开水放出的热量大约为[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]( )
图7
A.3×104
J
B.6×104
J
C.3×105
J
D.3×106
J
11.在一个标准大气压下,1
kg、20
℃的水吸收了3.78×105
J的热量后,其温度为[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
( )
A.80
℃
B.90
℃
C.100
℃
D.110
℃
12.甲、乙两物体的体积相同,甲的密度是乙的3倍,乙的比热容是甲的,若它们吸收了相同的热量,则它们升高的温度之比为
( )
A.1∶9
B.3∶1
C.9∶1
D.1∶1
13.用两个相同的电加热器给质量相同的物质甲和水加热,它们的温度随加热时间的变化关系如图8所示,据此判断物质甲的比热容为
( )
图8
A.4.2×103
J/(kg·℃)
B.2.1×103
J/(kg·℃)
C.1.2×103
J/(kg·℃)
D.条件不足,不能确定
14.水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),将4
kg的水倒掉一半,剩下水的比热容是
J/(kg·℃);初温为30
℃、质量为2
kg的水吸收2.1×105
J的热量后温度将升高到 ℃。?
15.质量为50
kg的水温度从20
℃升高到50
℃吸收的热量是 J,这些热量如果完全由煤气燃烧来提供,至少需 kg的煤气。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107
J/kg]?
16.小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图9所示。实验中,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: 物质为水,另一种液体的比热容为
J/(kg·℃)。?
图9
17.如图10所示是某液体的凝固图像,该物质在第20
min的内能 (选填“大于”“小于”或“等于”)第10
min的内能;若该物质均匀放热,且质量不变,从图像可以看出,该物质液态与固态的比热容之比为 。?
图10
18.可燃冰清洁无污染,储量巨大,它是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大,是天然气热值的10倍以上,若按15倍计算。求:[c水=4.2×103
J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107
J/m3]
(1)体积为0.01
m3的可燃冰完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量的90%被质量为100
kg的水吸收,则水的温度升高多少摄氏度。
【中考真题】
19.[2020·济宁]
将刚烧开的2
L沸水倒入保温瓶中,两天后小明估测水温约为50
℃,则热水的质量为 kg,保温瓶散失的热量约为 J。?
20.[2020·呼和浩特]
某品牌太阳能热水器的水箱内有200
kg的水,已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),求:
(1)在阳光照射下,水的温度升高了10
℃,水吸收的热量。
(2)由于天气原因,水箱内200
kg的水,温度从90
℃降低到50
℃,和温度从30
℃升高到80
℃,放出的热量与吸收的热量之比。
答案
第2课时 热量的计算
1.cm(t-t0) cm(t0-t) cmΔt
2.8.4×107
3.8.4×103
4.小于 4.2×103
5.2 [解析]
水的质量:m===2
kg。
6.铁钉放出的热量:Q放=c铁mΔt=c铁m(t0-t),
即920
J=0.46×103
J/(kg·℃)×2×10-3
kg×(t0-20
℃),解得t0=1020
℃。
7.3.36×105 8×10-3
8.4.2×107 20
9.(1)0.28
kg焦炭完全燃烧释放的热量:
Q放=m
焦炭q=0.28
kg×3.0×107
J/kg=8.4×106
J。
(2)水吸收的热量:Q吸=Q放=8.4×106
J,
水升高的温度Δt=100
℃-20
℃=80
℃,
水的质量:m水===25
kg。
10.C [解析]
开水的质量m=2
kg,温度t0=100
℃,这一壶开水放出的热量大约为Q放=cmΔt=cm(t0-t)=4.2×103
J/(kg·℃)×2
kg×(100
℃-70
℃)=2.52×105
J,与C最接近。
11.C [解析]
由Q吸=cmΔt得:
Δt===90
℃,
水的末温:t=t0+Δt=20
℃+90
℃=110
℃,
在一个标准大气压下,水的沸点是100
℃,故水的最高温度为100
℃,不会达到110
℃。
12.A
13.B [解析]
由图像可知,用两个相同的电加热器给质量相同的物质甲和水加热,水温度升高60
℃需要20
min,物质甲温度升高60
℃需要10
min,所以质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为Q水吸=2Q甲吸。
由热量计算公式Q=cmΔt,得c=,所以c水=2c甲。又因为c水=4.2×103
J/(kg·℃),所以c甲=2.1×103
J/(kg·℃)。
14.4.2×103 55
15.6.3×106 0.15
[解析]
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×50
kg×(50
℃-20
℃)=6.3×106
J。
(2)由题意可知,煤气完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=6.3×106
J,
由Q放=m'q可得完全燃烧煤气的质量:m'===0.15
kg。
16.甲 2.1×103 [解析]
(1)时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体温度降低得快,甲液体温度降低慢;利用热量的计算公式Q放=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,温度降低得快的物质比热容小,所以,甲液体的比热容大,若A、B两种液体中,一种液体是水,则一定是甲液体。
(2)由题知,水和某液体的质量相同,即m水=m乙,而水和某种液体在相同时间内放出的热量相等,即Q水放=Q乙放,在时间为15
min时,
c水m水Δt水=c乙m乙Δt乙,
4.2×103
J/(kg·℃)×m水×(60
℃-40
℃)=c乙m水×(60
℃-20
℃),
解得:c乙=2.1×103
J/(kg·℃)。
17.小于 2∶1 [解析]
(1)由液体的凝固图像可知该物质的固体为晶体,该液体在凝固时,放出热量,内能变小,温度不变,所以第20
min的内能小于第10
min的内能。
(2)因为Q=cmΔt,所以c=,固态段和液态段物质的质量m相同,由图像知,放热时间相同,即均匀放出的热量相同,液态段降低的温度是10
℃,固态段降低的温度是20
℃,从而计算得出比热容之比:===。
18.(1)由题意可得,可燃冰的热值:q可燃冰=15q天然气=15×7.0×107
J/m3=1.05×109
J/m3;
0.01
m3可燃冰完全燃烧放出的热量:Q放=Vq可燃冰=0.01
m3×1.05×109
J/m3=1.05×107
J。
(2)由η=得,水吸收的热量:Q吸=ηQ放=90%×1.05×107
J=9.45×106
J;
由Q吸=cmΔt可得,水升高的温度:Δt===22.5
℃。
19.2 4.2×105 [解析]
热水的体积为2
L=2
dm3=2×10-3
m3,
热水的质量为m=ρV=1.0×103
kg/m3×2×10-3
m3=2
kg。
保温瓶散失的热量约为
Q放=c水mΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×2
kg×(100
℃-50
℃)=4.2×105
J。
20.(1)水吸收的热量:Q=cmΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×200
kg×10
℃=8.4×106
J。
(2)水降低温度放出的热量与升高温度吸收热量之比:
Q放∶Q吸=cm(t0降-t降)∶cm(t升-t0升)=(t0降-t降)∶(t升-t0升)=(90
℃-50
℃)∶(80
℃-30
℃)
=4∶5。
