
掌握探究不同物質的吸熱能力;
利用比熱容的性質去解釋生活中的物理現象;
理解比熱容的概念;
并掌握比熱容相關的吸、放熱的計算。
一、比較不同物質吸熱能力
1.探究不同物質吸熱能力
【實驗目的】探究不同物體的吸熱能力。
【實驗器材】相同的鐵臺架、酒精燈、石棉網、燒杯、溫度計、攪拌器兩套,火柴、秒表、水和另一種液體(如煤油)。
【實驗步驟】
(1)按圖組裝器材。
(2)取質量相同的水和煤油(60g),常溫下待溫度穩(wěn)定后(控制兩種液體初溫相同),測出兩種液體的溫度,并計入表格。
(3)點燃酒精燈,同時給水和煤油加熱,加熱時間為5分鐘,測量此時兩種液體溫度并計入表格。
(4)實驗表格(參考數據)
(5)整理器材。
【實驗結論】質量相同的水和另一種液體(如煤油),吸收相同的熱量,煤油的溫度升高較大。
2.實驗注意事項:
(1)溫度計的使用方法
液泡要全部浸入液體中,不能碰容器壁,也不能碰容器底部
(2)選擇相同的熱源、保證相同加熱時間相同目的
是為了讓兩種物質吸收的熱量相同(本實驗是一個理想化實驗,不考慮熱量散失)
(3)安裝實驗器材的順序
自下而上
(4)可選擇不同的液體進行實驗,目的是什么?
這樣可以減小實驗中偶然因素造成的誤差,使實驗結論更具有普遍性。
(5)控制變量法的應用
①取質量相同的水和食用油分別放入兩燒杯中(注意不是體積相同)
②實驗中選用相同的酒精燈(酒精量可以不一樣,但火焰大小必須一樣)給水和煤油加熱相同時間,使兩種物質吸收的熱量相同
③讓水和煤油升高相同的溫度,比較加熱的時間。
(6)轉換法的應用
酒精燈燃燒每秒放出的熱量是一定的,較熱相同時間,放出的熱量相同。不考慮熱量損失,放出的熱量全部被水和煤油吸收,故物質吸收熱量的多少就轉換成加熱時間的長短。
(7)判斷物質吸熱能力強弱的兩種方法
①加熱相同的時間,通過比較溫度變化的快慢來判斷物體的吸熱能力的強弱,溫度變化快的吸熱能力弱。
②升高相同的溫度,通過比較加熱時間長短來判斷吸熱能力的強弱,加熱時間長的物體吸熱能力強
二、比熱容
定義:一定質量的某種物質在溫度升高時,吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比叫做這種物質的比熱容,用符號c表示。
定義式:。
單位:焦耳每千克攝氏度,符號是:J/(kg·℃),比熱容單位是由質量、溫度和熱量組成的組合單位。
物理意義:水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意義是:1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。
一些常見物質的比熱容
【特別提示】
比熱容是物質本身的一種性質
(1)同種物質在同一狀態(tài)下的比熱容與其質量、吸收(或放出)熱量的多少及溫度的改變無關。
(2)同一種物質在不同的狀態(tài)下比熱容不同,如冰、水的比熱容是不同的。
2. 水的比熱容比較大,是4.2×103J/(㎏·℃)。主要表現:
(1)由于水的比熱容較大,一定質量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多,我們用水作為冷卻劑和取暖用。
(2)由于水的比熱容較大,一定質量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改變不多,這一點有利于調節(jié)氣候。夏天,太陽曬到海面上,海水的溫度升高過程中吸收大量的熱,所以人們住在海邊并不覺得特別熱;冬天,氣溫低了,海水由于溫度降低而放出大量的熱,使沿海氣溫降得不是太低,所以住在海邊的人又不覺得特別冷。
7.比熱容的應用
(1)與質量相同的其他物質相比,水的比熱容在常見的物質中是比較大的。動物體中70%左右是水,例如黃牛。與質量相同的其他物質相比,水吸收(或放出)相同的熱量,升高(或降低)的溫度相對較小。體型較大的溫血動物體內水分多,對維持自身的體溫有優(yōu)勢。
(2)水是生命之源,人的生活離不開水,冬天人們用熱水流過散熱器來取暖,用熱水的好處是由于相同質量的水和其他物質相比,降低相同的溫度,由于水的比熱容大,水放出的熱量多,所以用熱水流過散熱器來取暖。
(3)炒栗子時里面加沙子有何作用?炒栗子時,栗子表面與熱鍋的接觸面積很小,不利于傳熱。沙子的顆粒小可以填塞栗子間的空隙,這些被炒熱的沙子大大增加了對栗子傳熱的面積,使栗子能均勻受熱。另外,沙子的比熱容較小,吸熱時升溫較快,可縮短炒熟的時間。也可以節(jié)能。
(4)城市種植花草樹木,提高綠地覆蓋率,修建人工湖,擴大水域面積,大大改善了市民的居住環(huán)境,讓全市民享受到了“綠城”帶來的實惠。從物理角度講,花草樹木對聲音有一定的吸收作用,起到減弱噪音的作用:人工湖的建成,由于水的比熱容較大,吸收或放出熱量時,水的溫度變化較小,即溫差小,有恒溫作用。
(5)夏日,在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱,這是因為質量相等的水和混凝土,照射同樣的時間,吸收相同熱量,由于水的比熱容較大,水的溫度升高較小。因此,池水的溫度比混凝土低,所以在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱。
特別提醒
不要誤認為所有跟誰有關的應用都是利用水的比熱容大的特點,如往教室灑水感到涼快是利用水蒸發(fā)吸熱的原理。
知識點三、熱量的計算
(1)物質吸熱時熱量的簡單計算
吸熱:Q吸=cm△t=cm(t-t0);
(2)物質放熱時熱量的計算
放熱:Q放=cm△t= cm(t0-t)。
(3)其中:Q吸—吸收的熱量,單位:焦(J),Q放—放出的熱量。
c—比熱容,單位:焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))
m—質量,單位:千克(kg)
△t—變化的溫度(升高或降低的溫度),單位:攝氏度(℃);t0—初始溫度、t—末溫。
考點一:比熱容的理解
角度:1:概念理解
例1. 下面有關比熱容的說法中,正確的是( )
A.夏天在河邊游玩感覺河水涼,但河邊的巖石卻很燙,原因是水的比熱容比巖石小
B.汽車發(fā)動機用水來冷卻,是因為水具有較大的比熱容
C.比熱容是物質的一種特性,只與物質的種類有關
D.銅的比熱容比鋁小,所以在吸收相同的熱量后銅升高的溫度一定比鋁高
角度::2:利用比熱容解釋生活中的現象
例2. 小紅和小蘭同學分別住榮灣湖和萬福來(城市中心)附近,暑假期間她們倆對一天的氣溫分別進行了測量并將溫度記錄如圖中,由圖可以判斷( )
A.小紅住在榮灣湖B.小蘭住在榮灣湖
C.小紅、小蘭都住在榮灣湖D.小紅、小蘭都住在萬福來
角度3:水比熱容的利用
例3. 水的比熱容較大在工農業(yè)生產和日常生活中有廣泛的應用。下列做法,與此特點無關的是( )
A.暖氣設備用熱水供暖B.汽車發(fā)動機用水冷卻
C.在地面上灑水來納涼D.往稻田里灌水防秧苗凍壞
考點二:熱量的計算
角度 1:簡單吸放熱的計算
例3. 用煤氣灶把初溫為20℃,質量為2kg的水加熱到70℃,水吸收的熱量為______。[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
角度 2:圖像問題
例4. 如圖是用兩個相同的加熱器對質量相同的甲、乙兩液體加熱后它們的溫度隨時間的變化關系圖像。假設加熱過程中熱量損失相同,已知甲、乙兩液體中有一種是水。甲、乙兩液體的比熱容之比為______,其中______(選填“甲”或“乙”)是水。
角度:3:冷熱混合問題
例5. 把一金屬塊加熱到100℃,投入到15℃的一杯水中,水溫升高到20℃;迅速取出金屬塊,放到火爐里加熱很長時間后,此時水溫已經降到17℃,拿出金屬塊迅速投入那杯水中,水溫又升高45℃,已知水的質量為金屬質量的2倍,則金屬塊的比熱容為______,火爐的溫度是______℃(不計熱量損失)。
1.(2017·江蘇無錫·中考真題)用如圖所示的裝置,先后加熱初溫、質量均相同的水和煤油,比較兩種液體比熱容的大小,多次實驗表明:要讓水和煤油升高相同的溫度,水需要的加熱時間更長,以下關于該實驗的操作及分析錯誤的是( )
A.水比煤油的比熱容大
B.加熱時用玻璃棒不斷攪拌,是為了水和煤油受熱均勻
C.實驗中可以不使用溫度計,讓水和煤油都沸騰后再比較加熱時間
D.相同質量的水和煤油,若吸收相同熱量后。煤油比水升高的溫度大
2.(2022·山東濟南·統(tǒng)考中考真題)炎炎夏日,小梅來到美麗的海濱城市青島。她發(fā)現,在這里白天的風常常從海面吹向陸地,而每到夜晚風卻從陸地吹向海面。她利用學過的物理知識進行分析,并畫出陸地和海面之間空氣流動情況的示意圖,如圖所示。形成這一現象的主要原因是( )
A.海水的密度小于砂石的密度B.海水的密度大于砂石的密度
C.海水的比熱容小于砂石的比熱容D.海水的比熱容大于砂石的比熱容
3.(2022·湖南邵陽·統(tǒng)考中考真題)濕地被稱為“地球之腎”,能調節(jié)空氣的濕度和溫度,其中能調節(jié)溫度主要是因為水的( )
A.比熱容大B.密度大C.流動性大D.熱值大
4.(2017·湖南株洲·中考真題)如圖為白天海陸風形成的示意圖。海陸風形成的原因是:與海洋相比,陸地的土地( )
A.比熱容較小,在相同日照條件下升溫較快,氣溫較高
B.比熱容較小,在相同日照條件下升溫較慢,氣溫較低
C.比熱容較大,在相同日照條件下升溫較快,氣溫較高
D.比熱容較大,在相同日照條件下升溫較慢,氣溫較低
5.(2019·山東濱州·統(tǒng)考中考真題)質量和溫度都相同的甲、乙兩種物質,用同樣的加熱器進行加熱,它們的溫度隨時間變化的圖象如圖所示,下列說法正確的是( )
A.甲物質的沸點一定是80 ℃,乙物質的沸點一定是40 ℃
B.0~6 min甲比乙吸收的熱量多
C.8~10 min甲和乙繼續(xù)吸熱,雖然溫度各自保持不變,但甲和乙的內能都不斷增加
D.甲的比熱容大于乙的比熱容
6.(2021·山東濱州·統(tǒng)考中考真題)如圖甲所示,將質量相等的甲、乙兩種物質分別裝在兩個相同的試管中,放入裝有水的燒杯中加熱。繪制出溫度隨時間變化的圖像,如圖乙所示,下列說法正確的是( )
A.甲物質是晶體,乙物質是非晶體
B.0~2min內乙物質比甲物質吸收的熱量多
C.乙物質在BC段不斷吸熱,溫度不變,內能增加
D.乙物質在AB段的比熱容比CD段的比熱容大
7.(2022·四川宜賓·統(tǒng)考中考真題)小凈外出旅游中,將質量為1kg的水從28℃它加熱至沸騰時測得水溫為98℃,由此可知當地大氣壓______(選填“高于”、“等于”或“低于”)1標準大氣壓;水吸收的熱量是______J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
8.(2022·西藏·統(tǒng)考中考真題)“母親節(jié)”這天,扎西同學為媽媽燉了一碗排骨湯,將裝湯的碗放在有5kg水的盆子中進行降溫。扎西同學用水進行降溫主要是利用了水的______大,過了一會兒,水溫由15℃升高到20℃,水吸收的熱量為______J。[]
1.濕地被稱為“地球之腎”,它能調節(jié)空氣濕度和溫度,其中能調節(jié)溫度主要是因為水具有較大( )
A.熱量B.內能C.溫度D.比熱容
2.如圖,利用了“水的比熱容大”這一特性的是( )
A.利用水冷卻B.利用水做功
C.利用水造雪D.利用水撲火
3.甲、乙兩種物質的質量之比是2:3,比熱容之比是3:5,它們吸收的熱量之比是1:2,則甲、乙兩物體升高溫度之比是( )
A.5:4B.4:5C.1:5D.5:1
4.冰在熔化成水的過程中,下列判斷正確的是( )
A.比熱容不變,溫度改變B.比熱容改變,溫度不變
C.比熱容、溫度都增加D.比熱容、溫度都不變
5.太原植物園開始運營,它占地面積約2700多畝,打造了月季園、珍稀植物園、棕地恢復示范園等28個專類園。自開館以來便吸引了無數游客去領略它非同尋常的美。關于植物園中有關的現象,下列說法正確的是( )
A.清晨園內云霧繚繞是擴散現象
B.園內溫度高時才能明顯聞到花香,說明分子只有在溫度高時才運動
C.植物上的露珠是空氣中的水蒸氣吸熱液化形成的
D.熱帶雨林館比沙生植物館的晝夜溫差小,主要是因為水的比熱容比沙子大
6.如圖甲所示,把一個高溫小球放入一小盒低溫的沙子中,兩者的溫度變化如圖乙所示,在前5min內,內能不斷增加的是______(選填“小球”或“沙子”),通過乙圖可得兩者比熱容的大小關系是______(“小球的比熱容大”、“沙子的熱容大”或“無法比較”)。
7.如圖甲所示,將熱湯放在冷水中,圖乙反映了兩者的溫度變化,由圖可知,0~5min過程中,熱湯內能的變化特點是___________,由圖乙___________(選填“能”或“不能”)判斷水的比熱容比熱湯的比熱容大;溫度為,質量的某種液體,吸收的熱量后溫度升高到,該液體的比熱容是___________。
8.南寧園博園內有一處親水沙灘,到此游玩的小麗發(fā)現烈日下沙灘上的沙子熱得燙腳,而湖水卻是涼爽的。這是為什么呢?請用學過的物理知識解釋這種現象。
9.500克的鐵鍋中放有2升20℃的水,把這些水加熱使度升高30℃,求:
(1)鍋內水吸收的熱量是多少?
(2)鐵鍋吸收多少熱量?
(3)總共需要吸收多少熱量?[鐵的比熱容為0.46×103J/(kg?℃),水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
物質種類
質量/g
初溫/°C
末溫/°C
溫升/°C
加熱時間(min)
水
60
20
40
20
5
煤油
60
20
56
36
5
…
第03講 比熱容
掌握探究不同物質的吸熱能力;
利用比熱容的性質去解釋生活中的物理現象;
理解比熱容的概念;
并掌握比熱容相關的吸、放熱的計算。
一、比較不同物質吸熱能力
1.探究不同物質吸熱能力
【實驗目的】探究不同物體的吸熱能力。
【實驗器材】相同的鐵臺架、酒精燈、石棉網、燒杯、溫度計、攪拌器兩套,火柴、秒表、水和另一種液體(如煤油)。
【實驗步驟】
(1)按圖組裝器材。
(2)取質量相同的水和煤油(60g),常溫下待溫度穩(wěn)定后(控制兩種液體初溫相同),測出兩種液體的溫度,并計入表格。
(3)點燃酒精燈,同時給水和煤油加熱,加熱時間為5分鐘,測量此時兩種液體溫度并計入表格。
(4)實驗表格(參考數據)
(5)整理器材。
【實驗結論】質量相同的水和另一種液體(如煤油),吸收相同的熱量,煤油的溫度升高較大。
2.實驗注意事項:
(1)溫度計的使用方法
液泡要全部浸入液體中,不能碰容器壁,也不能碰容器底部
(2)選擇相同的熱源、保證相同加熱時間相同目的
是為了讓兩種物質吸收的熱量相同(本實驗是一個理想化實驗,不考慮熱量散失)
(3)安裝實驗器材的順序
自下而上
(4)可選擇不同的液體進行實驗,目的是什么?
這樣可以減小實驗中偶然因素造成的誤差,使實驗結論更具有普遍性。
(5)控制變量法的應用
①取質量相同的水和食用油分別放入兩燒杯中(注意不是體積相同)
②實驗中選用相同的酒精燈(酒精量可以不一樣,但火焰大小必須一樣)給水和煤油加熱相同時間,使兩種物質吸收的熱量相同
③讓水和煤油升高相同的溫度,比較加熱的時間。
(6)轉換法的應用
酒精燈燃燒每秒放出的熱量是一定的,較熱相同時間,放出的熱量相同。不考慮熱量損失,放出的熱量全部被水和煤油吸收,故物質吸收熱量的多少就轉換成加熱時間的長短。
(7)判斷物質吸熱能力強弱的兩種方法
①加熱相同的時間,通過比較溫度變化的快慢來判斷物體的吸熱能力的強弱,溫度變化快的吸熱能力弱。
②升高相同的溫度,通過比較加熱時間長短來判斷吸熱能力的強弱,加熱時間長的物體吸熱能力強
二、比熱容
定義:一定質量的某種物質在溫度升高時,吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比叫做這種物質的比熱容,用符號c表示。
定義式:。
單位:焦耳每千克攝氏度,符號是:J/(kg·℃),比熱容單位是由質量、溫度和熱量組成的組合單位。
物理意義:水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意義是:1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。
一些常見物質的比熱容
【特別提示】
比熱容是物質本身的一種性質
(1)同種物質在同一狀態(tài)下的比熱容與其質量、吸收(或放出)熱量的多少及溫度的改變無關。
(2)同一種物質在不同的狀態(tài)下比熱容不同,如冰、水的比熱容是不同的。
2. 水的比熱容比較大,是4.2×103J/(㎏·℃)。主要表現:
(1)由于水的比熱容較大,一定質量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多,我們用水作為冷卻劑和取暖用。
(2)由于水的比熱容較大,一定質量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改變不多,這一點有利于調節(jié)氣候。夏天,太陽曬到海面上,海水的溫度升高過程中吸收大量的熱,所以人們住在海邊并不覺得特別熱;冬天,氣溫低了,海水由于溫度降低而放出大量的熱,使沿海氣溫降得不是太低,所以住在海邊的人又不覺得特別冷。
7.比熱容的應用
(1)與質量相同的其他物質相比,水的比熱容在常見的物質中是比較大的。動物體中70%左右是水,例如黃牛。與質量相同的其他物質相比,水吸收(或放出)相同的熱量,升高(或降低)的溫度相對較小。體型較大的溫血動物體內水分多,對維持自身的體溫有優(yōu)勢。
(2)水是生命之源,人的生活離不開水,冬天人們用熱水流過散熱器來取暖,用熱水的好處是由于相同質量的水和其他物質相比,降低相同的溫度,由于水的比熱容大,水放出的熱量多,所以用熱水流過散熱器來取暖。
(3)炒栗子時里面加沙子有何作用?炒栗子時,栗子表面與熱鍋的接觸面積很小,不利于傳熱。沙子的顆粒小可以填塞栗子間的空隙,這些被炒熱的沙子大大增加了對栗子傳熱的面積,使栗子能均勻受熱。另外,沙子的比熱容較小,吸熱時升溫較快,可縮短炒熟的時間。也可以節(jié)能。
(4)城市種植花草樹木,提高綠地覆蓋率,修建人工湖,擴大水域面積,大大改善了市民的居住環(huán)境,讓全市民享受到了“綠城”帶來的實惠。從物理角度講,花草樹木對聲音有一定的吸收作用,起到減弱噪音的作用:人工湖的建成,由于水的比熱容較大,吸收或放出熱量時,水的溫度變化較小,即溫差小,有恒溫作用。
(5)夏日,在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱,這是因為質量相等的水和混凝土,照射同樣的時間,吸收相同熱量,由于水的比熱容較大,水的溫度升高較小。因此,池水的溫度比混凝土低,所以在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱。
特別提醒
不要誤認為所有跟誰有關的應用都是利用水的比熱容大的特點,如往教室灑水感到涼快是利用水蒸發(fā)吸熱的原理。
知識點三、熱量的計算
(1)物質吸熱時熱量的簡單計算
吸熱:Q吸=cm△t=cm(t-t0);
(2)物質放熱時熱量的計算
放熱:Q放=cm△t= cm(t0-t)。
(3)其中:Q吸—吸收的熱量,單位:焦(J),Q放—放出的熱量。
c—比熱容,單位:焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))
m—質量,單位:千克(kg)
△t—變化的溫度(升高或降低的溫度),單位:攝氏度(℃);t0—初始溫度、t—末溫。
考點一:比熱容的理解
角度:1:概念理解
例1. 下面有關比熱容的說法中,正確的是( )
A.夏天在河邊游玩感覺河水涼,但河邊的巖石卻很燙,原因是水的比熱容比巖石小
B.汽車發(fā)動機用水來冷卻,是因為水具有較大的比熱容
C.比熱容是物質的一種特性,只與物質的種類有關
D.銅的比熱容比鋁小,所以在吸收相同的熱量后銅升高的溫度一定比鋁高
【答案】B
【詳解】A.因為水的比熱容比巖石的大,相同質量的水和巖石比較,吸收相同的熱量(都在太陽照射下),水的溫度升高的少,河水是涼涼的,而巖石的溫度升高的多,熱得燙腳,故A錯誤;
B.汽車發(fā)動機工作時產生大量熱量,這些熱量如果不迅速轉移,就可能損害發(fā)動機,因此利用水的比熱容大的特點把這些熱迅速吸收,使發(fā)動機的溫度不致升得太高,故B正確;
C.比熱容是物質的一種特性,和物體吸收熱量的多少、溫度的高低、質量的大小都沒有關系,與物質的種類和狀態(tài)有關,故C錯誤;
D.根據Q=cmΔt可知,物體溫度的變化與吸收熱量的多少、比熱容的大小以及質量有關,因此只確定比熱容、熱量的關系,不確定質量關系時,無法比較銅與鋁溫度變化的高低,故D錯誤。
故選B。
角度::2:利用比熱容解釋生活中的現象
例2. 小紅和小蘭同學分別住榮灣湖和萬福來(城市中心)附近,暑假期間她們倆對一天的氣溫分別進行了測量并將溫度記錄如圖中,由圖可以判斷( )
A.小紅住在榮灣湖B.小蘭住在榮灣湖
C.小紅、小蘭都住在榮灣湖D.小紅、小蘭都住在萬福來
【答案】A
【詳解】水和沙石在同樣吸放熱條件下,因為水的比熱容大,溫度變化小,所以溫度變化較小的左圖是水多的地方一天中溫度隨時間變化的圖線。由于榮灣湖中的水多,萬福來周圍沙石多,故左圖為榮灣湖的溫度變化曲線,小紅住在榮灣湖,故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
角度3:水比熱容的利用
例3. 水的比熱容較大在工農業(yè)生產和日常生活中有廣泛的應用。下列做法,與此特點無關的是( )
A.暖氣設備用熱水供暖B.汽車發(fā)動機用水冷卻
C.在地面上灑水來納涼D.往稻田里灌水防秧苗凍壞
【答案】C
【詳解】A.因為水的比熱容大,同樣質量的水和其它物質比較,降低相同的溫度,水放出的熱量多,故冬天室內的暖氣用熱水循環(huán)供熱,故A不符合題意;
B.因為水的比熱容大,相同質量的水和其它物質比較,升高相同的溫度,水吸收的熱量多,所以汽車發(fā)動機的冷卻循環(huán)系統(tǒng)用水做工作物質,故B不符合題意;
C.炎熱的夏天,往室內地面上灑水,水蒸發(fā)會從周圍吸熱而降低周圍環(huán)境的溫度,不是利用水的比熱容大的特點,故C符合題意;
D.水的比熱容大,相同質量的水和其它物質比較,降低相同的溫度,水放出的熱量多,所以晚上向秧苗田里放水,水可以放出更多的熱量以防凍壞秧苗,故D不符合題意。
故選C。
考點二:熱量的計算
角度 1:簡單吸放熱的計算
例3. 用煤氣灶把初溫為20℃,質量為2kg的水加熱到70℃,水吸收的熱量為______。[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】
【詳解】[1]水吸收的熱量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(70℃-20℃)=4.2×105J
角度 2:圖像問題
例4. 如圖是用兩個相同的加熱器對質量相同的甲、乙兩液體加熱后它們的溫度隨時間的變化關系圖像。假設加熱過程中熱量損失相同,已知甲、乙兩液體中有一種是水。甲、乙兩液體的比熱容之比為______,其中______(選填“甲”或“乙”)是水。
【答案】 3∶7 乙
【詳解】[1]由圖可知,初溫都為20℃,加熱時間90min后,兩物質的末溫t甲=90℃,t乙=50℃
因為m甲=m乙,Q吸甲=Q吸乙,根據得,甲、乙兩液體的比熱容之比
[2]由圖像可以看出,在相等時間內,液體甲溫度變化量大,而兩個加熱器相同、加熱時間相等時,兩種液體吸收的熱量相等,由可知,在質量相等、初溫相同、吸熱也相同的情況下,末溫高的液體比熱容小,所以甲的比熱容小,乙的比熱容大,故乙液體是水。
角度:3:冷熱混合問題
例5. 把一金屬塊加熱到100℃,投入到15℃的一杯水中,水溫升高到20℃;迅速取出金屬塊,放到火爐里加熱很長時間后,此時水溫已經降到17℃,拿出金屬塊迅速投入那杯水中,水溫又升高45℃,已知水的質量為金屬質量的2倍,則金屬塊的比熱容為______,火爐的溫度是______℃(不計熱量損失)。
【答案】 525 622
【詳解】(1)已知水的質量為金屬質量的2倍,假設金屬質量為m,則水的質量為2m,把一金屬塊加熱到100℃,投入到15℃的一杯水中,水溫升高到20℃,水吸收的熱量等于金屬塊放出的熱量,則
可得
(2)假設金屬塊第二次在火爐中取出的溫度為t,則水和金屬塊的末溫為
水吸收的熱量等于金屬塊放出的熱量,則,代入數據后計算可得。
1.(2017·江蘇無錫·中考真題)用如圖所示的裝置,先后加熱初溫、質量均相同的水和煤油,比較兩種液體比熱容的大小,多次實驗表明:要讓水和煤油升高相同的溫度,水需要的加熱時間更長,以下關于該實驗的操作及分析錯誤的是( )
A.水比煤油的比熱容大
B.加熱時用玻璃棒不斷攪拌,是為了水和煤油受熱均勻
C.實驗中可以不使用溫度計,讓水和煤油都沸騰后再比較加熱時間
D.相同質量的水和煤油,若吸收相同熱量后。煤油比水升高的溫度大
【答案】C
【詳解】A.由題意可知,質量相同的水和煤油,升高相同的溫度時,水需要的加熱時間較長,即吸收的熱量多,說明水的吸熱能力強,所以水的比熱容大于煤油的比熱容,故A正確,不符合題意;
B.實驗中攪拌器的作用是:使液體受熱均勻,實驗效果更好,故B正確,不符合題意;
C.水和煤油的沸點不同,則兩者升高的溫度不同,且加熱至沸騰所用時間也不同無法比較比熱容的大小,故C錯誤,符合題意;
D.相同質量的水和煤油,若吸收相同熱量后,由煤油的比熱容小可知,煤油比水升高的溫度大,故D正確,不符合題意。
故選C。
2.(2022·山東濟南·統(tǒng)考中考真題)炎炎夏日,小梅來到美麗的海濱城市青島。她發(fā)現,在這里白天的風常常從海面吹向陸地,而每到夜晚風卻從陸地吹向海面。她利用學過的物理知識進行分析,并畫出陸地和海面之間空氣流動情況的示意圖,如圖所示。形成這一現象的主要原因是( )
A.海水的密度小于砂石的密度B.海水的密度大于砂石的密度
C.海水的比熱容小于砂石的比熱容D.海水的比熱容大于砂石的比熱容
【答案】D
【詳解】質量相同的水和沙吸收相同的熱量,水的溫度變化低于沙石的溫度變化,是因為水的比熱容大于沙石的比熱容;在相同的日曬情況下,沙石上方的空氣溫度會升得較快,其密度也變得較小而上升,海面上溫度較低密度較大的空氣會補充過來,從而形成海面吹向陸地的風,而晚上,沙石上方的空氣溫度下降得較快,其密度也變得較大而下降,海面上溫度下降慢且溫度較高、密度較小、空氣上升,陸地的空氣會補充過來,從而形成陸地吹向海面的風,故ABC不符合題意,D符合題意。
故選D。
3.(2022·湖南邵陽·統(tǒng)考中考真題)濕地被稱為“地球之腎”,能調節(jié)空氣的濕度和溫度,其中能調節(jié)溫度主要是因為水的( )
A.比熱容大B.密度大C.流動性大D.熱值大
【答案】A
【詳解】A.由公式的變形式可知,質量相同的不同物質,當吸收或放出相同熱量時,比熱容較大的物質溫度變化較小,因此,比熱容大的物質對調節(jié)溫度有很好的作用。濕地中含有大量的水,而水的比熱容較大,當周圍環(huán)境開始升溫時,濕地升高的溫度比周圍環(huán)境升高的溫度小,出現溫差,從而使熱量由周圍環(huán)境向含水較多的濕地傳遞,濕地中的水吸收周圍環(huán)境釋放的熱量,使周圍溫度上升較??;當周圍環(huán)境溫度下降時,由于水的比熱容大,含水較多的濕地下降的溫度比周圍環(huán)境下降的溫度小,出現溫差,從而使熱量由濕地向周圍的環(huán)境傳遞,周圍環(huán)境吸收熱量,溫度下降較??;這樣利用水的比熱容較大使周圍環(huán)境的溫度不會發(fā)生太大的變化,起到了調節(jié)溫度的作用,因此濕地能調節(jié)溫度主要是因為水的比熱容大,故A符合題意;
B.密度是指某種物質組成的物體質量與它的體積之比,是物質的一種特性,水的密度與調節(jié)溫度無關,故B不符合題意;
C.流動的水在運動過程中與接觸且具有溫度差的物體之間會發(fā)生熱傳遞,但這些傳遞的熱量對與之不接觸的環(huán)境之間影響不大,故水的流動性大對濕地可以調節(jié)溫度的功能沒有太多貢獻,故C不符合題意;
D.熱值是指燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質量之比,其物理意義是1kg燃料完全燃燒放出的熱量,而水并不是燃料不具有熱值,故D不符合題意。
故選A。
4.(2017·湖南株洲·中考真題)如圖為白天海陸風形成的示意圖。海陸風形成的原因是:與海洋相比,陸地的土地( )
A.比熱容較小,在相同日照條件下升溫較快,氣溫較高
B.比熱容較小,在相同日照條件下升溫較慢,氣溫較低
C.比熱容較大,在相同日照條件下升溫較快,氣溫較高
D.比熱容較大,在相同日照條件下升溫較慢,氣溫較低
【答案】A
【詳解】因為水的比熱容比泥土、沙石的比熱容大,白天,太陽照射下海岸和海水吸收相同的熱量,海水溫度上升慢;海岸吸熱后,溫度上升快,熱空氣上升,微風從海洋吹向陸地,形成海風;而夜晚,海岸和海水放出相同的熱量,但水的比熱容大,海水溫度降低得少,海面氣溫較高,空氣上升,風就從陸地吹向海上,形成陸風,故A符合題意。
故選A。
5.(2019·山東濱州·統(tǒng)考中考真題)質量和溫度都相同的甲、乙兩種物質,用同樣的加熱器進行加熱,它們的溫度隨時間變化的圖象如圖所示,下列說法正確的是( )
A.甲物質的沸點一定是80 ℃,乙物質的沸點一定是40 ℃
B.0~6 min甲比乙吸收的熱量多
C.8~10 min甲和乙繼續(xù)吸熱,雖然溫度各自保持不變,但甲和乙的內能都不斷增加
D.甲的比熱容大于乙的比熱容
【答案】C
【詳解】A.由圖象可知,甲和乙的末溫保持不變,但可能處在熔化過程中,也可能處于沸騰過程中,此時的溫度不一定是沸點,故A錯誤;
B.實驗中用同樣的加熱器進行加熱,在相同時間內物質吸收的熱量是相同的,則在0~6min內兩物質吸收的熱量都是相同的,故B錯誤;
C.8~10min甲和乙繼續(xù)吸熱,甲和乙的內能都不斷增加,故C正確;
D.由圖可知,在0~6min內,加熱時間相同,吸收的熱量相同,甲的溫度變化快,且兩物質的質量相同,根據Q=cmΔt可知,甲的比熱容小,故D錯誤。
故選C。
6.(2021·山東濱州·統(tǒng)考中考真題)如圖甲所示,將質量相等的甲、乙兩種物質分別裝在兩個相同的試管中,放入裝有水的燒杯中加熱。繪制出溫度隨時間變化的圖像,如圖乙所示,下列說法正確的是( )
A.甲物質是晶體,乙物質是非晶體
B.0~2min內乙物質比甲物質吸收的熱量多
C.乙物質在BC段不斷吸熱,溫度不變,內能增加
D.乙物質在AB段的比熱容比CD段的比熱容大
【答案】C
【詳解】A.甲物質沒有固定的熔化溫度,是非晶體;乙有固定的熔化溫度,是晶體,故A錯誤;
B.相同時間內兩種物質吸收的熱量相同,故B錯誤;
C.酒精燈不斷加熱,乙物質在BC段不斷從水吸熱,溫度不變,內能增加,故C正確;
D.乙物質在AB段升溫比CD段快,說明AB段的比熱容較小,故D錯誤。
故選C。
7.(2022·四川宜賓·統(tǒng)考中考真題)小凈外出旅游中,將質量為1kg的水從28℃它加熱至沸騰時測得水溫為98℃,由此可知當地大氣壓______(選填“高于”、“等于”或“低于”)1標準大氣壓;水吸收的熱量是______J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 低于 2.94×105
【詳解】[1]液體沸騰時溫度叫做沸點,氣壓越高,沸點越高,氣壓越低,沸點越低。根據題意知道,水的沸點是98℃,低于100℃,說明當地的大氣壓小于標準大氣壓。
[2]水在該過程中吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(98℃-28℃)=2.94×105J
8.(2022·西藏·統(tǒng)考中考真題)“母親節(jié)”這天,扎西同學為媽媽燉了一碗排骨湯,將裝湯的碗放在有5kg水的盆子中進行降溫。扎西同學用水進行降溫主要是利用了水的______大,過了一會兒,水溫由15℃升高到20℃,水吸收的熱量為______J。[]
【答案】 比熱容
【詳解】[1]由于水的比熱容大,質量相同的水和其它物質相比,升高相同的溫度,水吸熱多,冷卻效果好,所以將裝湯的碗放在水中進行冷卻就是利用水的比熱容大這一特性。
[2]水吸收的熱量
1.濕地被稱為“地球之腎”,它能調節(jié)空氣濕度和溫度,其中能調節(jié)溫度主要是因為水具有較大( )
A.熱量B.內能C.溫度D.比熱容
【答案】D
【詳解】因為水的比熱容較大,白天,相同質量的水和沙石比較,吸收相同的熱量,水的溫度升高的少;夜晚,放出相同的熱量,水的溫度降低的少,使得晝夜的溫差小,能有效調節(jié)周圍環(huán)境的氣溫。故ABC不符合題意,D符合題意。
故選D。
2.如圖,利用了“水的比熱容大”這一特性的是( )
A.利用水冷卻B.利用水做功
C.利用水造雪D.利用水撲火
【答案】A
【詳解】A.利用水進行冷卻,利用的是水的比熱容大,相同質量的水和其他物質比較,升高相同的溫度可以吸收更多的熱量。故A符合題意;
B.利用水做功,將內能轉化為機械能,沒有利用水的比熱容大,故B不符合題意;
C.利用水造雪,液態(tài)的水變?yōu)楣虘B(tài)的雪,這是凝固現象,故C不符合題意;
D.利用水撲火,是用水隔絕空氣,減少可燃物與空氣接觸,故D不符合題意。
故選A。
3.甲、乙兩種物質的質量之比是2:3,比熱容之比是3:5,它們吸收的熱量之比是1:2,則甲、乙兩物體升高溫度之比是( )
A.5:4B.4:5C.1:5D.5:1
【答案】A
【詳解】已知,,根據知甲、乙兩物體升高溫度之比為
,故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
4.冰在熔化成水的過程中,下列判斷正確的是( )
A.比熱容不變,溫度改變B.比熱容改變,溫度不變
C.比熱容、溫度都增加D.比熱容、溫度都不變
【答案】B
【詳解】冰在熔化過程中,吸收熱量,內能增加,但溫度保持不變,由于比熱容與物質的種類和物質所處的狀態(tài)有關,當冰熔化成水后,比熱容變大,故B正確,ACD錯誤。
故選B。
5.太原植物園開始運營,它占地面積約2700多畝,打造了月季園、珍稀植物園、棕地恢復示范園等28個專類園。自開館以來便吸引了無數游客去領略它非同尋常的美。關于植物園中有關的現象,下列說法正確的是( )
A.清晨園內云霧繚繞是擴散現象
B.園內溫度高時才能明顯聞到花香,說明分子只有在溫度高時才運動
C.植物上的露珠是空氣中的水蒸氣吸熱液化形成的
D.熱帶雨林館比沙生植物館的晝夜溫差小,主要是因為水的比熱容比沙子大
【答案】D
【詳解】A.云霧繚繞不是擴散現象,而是液化現象,是空氣中水蒸氣液化形成小水滴,故A錯誤;
B.分子在任何溫度下都運動,故B錯誤;
C.露珠是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠,故C錯誤;
D.水的比熱容大于沙子,所以,熱帶雨林館比沙生植物館的晝夜溫差小,故D正確。
故選D。
6.如圖甲所示,把一個高溫小球放入一小盒低溫的沙子中,兩者的溫度變化如圖乙所示,在前5min內,內能不斷增加的是______(選填“小球”或“沙子”),通過乙圖可得兩者比熱容的大小關系是______(“小球的比熱容大”、“沙子的熱容大”或“無法比較”)。
【答案】 沙子 無法比較
【詳解】[1]把一個高溫小球放入一小盒低溫的沙子中,沙子吸收熱量,小球放出熱量,所以,內能增加的是沙子。
[2]根據可知,由于兩物質的質量大小關系未知,所以,無法比較兩物質的比熱容。
7.如圖甲所示,將熱湯放在冷水中,圖乙反映了兩者的溫度變化,由圖可知,0~5min過程中,熱湯內能的變化特點是___________,由圖乙___________(選填“能”或“不能”)判斷水的比熱容比熱湯的比熱容大;溫度為,質量的某種液體,吸收的熱量后溫度升高到,該液體的比熱容是___________。
【答案】 內能逐漸減小 不能
【詳解】[1]物體的溫度降低,內能減小,由圖乙知過程中,熱湯的溫度降低,故其內能在減小。
[2]由,由于熱湯和水的質量大小未確定,故不能判斷水與熱湯的比熱容的大小關系。
[3]待求液體的質量
該液體的比熱容為
8.南寧園博園內有一處親水沙灘,到此游玩的小麗發(fā)現烈日下沙灘上的沙子熱得燙腳,而湖水卻是涼爽的。這是為什么呢?請用學過的物理知識解釋這種現象。
【答案】見解析
【詳解】因為沙子的比熱容比湖水的比熱容小,吸收相同熱量,相同質量的沙子比湖水溫度上升快,所以在烈日當空的沙灘上玩耍,感到沙子燙腳,湖水卻涼涼的。
9.500克的鐵鍋中放有2升20℃的水,把這些水加熱使度升高30℃,求:
(1)鍋內水吸收的熱量是多少?
(2)鐵鍋吸收多少熱量?
(3)總共需要吸收多少熱量?[鐵的比熱容為0.46×103J/(kg?℃),水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】(1)2.52×105J;(2)6900J;(3)2.589×105J
【詳解】解:(1)水的體積V=2L=2dm3=2×10-3m3
由可知,水的質量m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
水吸收的熱量Q吸水=c水m水Δt=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×30℃=2.52×105J
(2)鐵鍋吸收的熱量Q吸鐵=c鐵m鐵Δt=0.46×103J/(kg?℃)×500×10-3kg×30℃=6900J
(3)總共需要吸收的熱量Q吸總=Q吸水+Q吸鐵=2.52×105J+6900J=2.589×105J
答:(1)鍋內水吸收的熱量是2.52×105J;
(2)鐵鍋吸收的熱量為6900J;
(3)總共需要吸收的熱量為2.589×105J;
物質種類
質量/g
初溫/°C
末溫/°C
溫升/°C
加熱時間(min)
水
60
20
40
20
5
煤油
60
20
56
36
5
…
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