比热容

初三一年你的学习可以提高多少 榜样堂 物理课程 姓名： 第一章 分子动理论与内能 第三节 比热容 中 考 撷 要 本节内容作为中考的范围有：比热的概念；水的比热较大在实际生活中的应用；根据热量计算公式计算物体吸收、放出的热量．此外热量的计算还与焦耳定律综合在一起进行考查． 【知识要点】 海滨附近，在中午时，风经常由海面吹向陆地，到了晚间，风又常常由陆地吹向海洋．你知道这是什么缘故吗？ 智 能 提 要 问：怎样正确理解比热容的概念？ 答：(1)比热容是为了研究热传递而引入的一个物理量，在物态保持不变时，物体吸热或放热后温度将发生改变，这种改变的大小与物体的质量，温度的改变量以及构成物体的物质本身都有关系，为了便于比较，我们自然会想到用相同的质量数，相同的温度改变量来讨论不同物质的这种特性，最简单的相同质量数便是单位质量，最简单的温度改变量便是l℃，所以比热容的定义为“单位质量的某种物质，温度升高(或降低)l℃时所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容”． (2) 意义：反映条件相同的情况下，物质吸热本领的物理量． (3) 单位：J／(kg·℃)读作焦每千克摄氏度． (4)比热容表：各种物质的比热容可以在比热容表中查到，从表中可以看出，物质不同，比热容也不同，可见比热容是物质的特性之一． 问：为什么说比热容是物质本身的一种特性？ 答：物质有许多特性，如已学过的密度等，所谓特性是物质所具有的，它具有不随外界条件的变化而变化的性质(即使有些变化也是很微小的)．比热容是物质的一种特性，它不随物质吸收(或放出)热量的多少及温度的变化而变化，也就是说，只要是相同的物质，不论其形状，质量，温度高低，放置地点如何，它的比热容一定是相同的． 问：水的比热容有什么特点？有哪些实际意义？ 答：水的比热容特点是较大，正是因为水的比热容大，所以，相同质量的水和其他物质升高(或降低)相同的温度时．水吸收(或放出)的热量较多。由于水的比热容较大，可以起到调节气温的作用，因此，沿海地区一年四季气温变化就不如内陆地区气温变化那么明显． 问：怎样计算物体在温度变化时吸收或放出热量的多少呢？ 答：从比热容的定义，很容易得出计算热量的公式： ，其中Q代表物体吸收或放出的热量，c代表比热容， 代表物体温度的变化量．若用Q吸代表物体吸收的热量，Q放代表物体放出的热量，t0代表物体原来的温度（初温），t代表物体后来的温度（末温），则有： ． 【典型例】 题型一 正确理解比热容的概念 例1 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 知识点 正确理解比热容的概念 闯关点拨 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 10 J／(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、煤油吸收相同热量时，煤油升高的温度多． 答 选D 例2 为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验： 他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100g和200g的温水，实验时让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水温随时间变化的情况。数据分别如表一、表二所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等。） 表一 m1=100g 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 温度/℃ 36 35 34 33 32 31 30 30 30 降低温度/℃ 0 1 2 3 4 5 6 6 6 表二 m2=200g 时间/min 0 4 8 12 16 20 24 28 32 温度/℃ 36 35 34 33 32 31 30 29 28 28 降低温度/℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 (1) 分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是__________（相同/不同）的。 (2) 分析比较表一和表二中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是______________。 (3) 分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是_________ _______ _______ _______ 。 (4) 进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是________ ___。 知识点 利用控制变量法探究影响物体吸热多少的因素 闯关点拨 （1）当环境温度比水温低时，水放热降温最终降到与环境温度相同，故由表一数据可知甲烧杯所处环境温度为30℃，由表二数据可知乙烧杯所处环境温度为28℃。两者所处环境温度不同。 （2）从两表第一和第三行数据可看出：随时间的推移，水放热越来越多降温也越来越多，相同质量的水降低的温度与它放出的热量成正比。 （3）比较表一和表二的第三列、第四列、第五列数据可看出：降低相同的温度100g水要比200g水用时少，即放出热量少。 （4）综合两表数据可发现水的一种热学特性即比热是个确定的值。因此水温变化相同时，水吸收或放出热量与其质量成正比。 答 （1）不同 （2）一定质量的水放出热量与降低的温度成正比。 （3）降低相同温度时，水质量越大放出热量越多 （4）水放出的热量与质量、水降低温度的比值是个定值。 题型二 用比热容解释简单的日常现象和自然现象 例1 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 知识点 利用水的比热容大的性质解释日常现象 闯关点拨 沙漠地区缺水且多沙石，沙石的比热容较小，夜间沙石散热较多，温度降低较快，因而早晨气温较低；午间在阳光的照射下，沙石吸热后温度升高较快使得气温迅速升高，于是出现昼夜气温差别较大的现象．而沿海地区水多，水的比热容较大，海洋与沙漠地区在同样散热的情况下，海洋的温度降低不多，夜间气温不太低，白天气温也不会升得过快，所以，沿海地区昼夜温差不大．选项B正确． 答 选B 例2 冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（ ） 　　 A．水比较便宜 B．水的密度小 　　 C．水的比热大 D．水的沸点高 知识点 水的比热容较大这一性质的实际应用 闯关点拨 因为水的比热较大，在降低相同的温度条件下，可以释放更多的热量． 答 选C 题型三 用温度—时间图像形象地表述物体的吸热规律 例 给一定质量的水加热，其温度与时间的关系如图15-4中a图线所示。若其他条件不变，仅将水的质量增加，则温度与时间的关系图线正确的是　( ) A．a B．b C．c D．d 知识点 根据图像研究物体的吸热规律 闯关点拨 本题可以用取相同的横坐标，比较纵坐标的求解． 分析和解 根据 可知，比热容相同的物质，质量大的吸收的热量多．假设水的质量 前后都从起始温度升高到t，，即升高相同的温度，a、b、c、d四条曲线在温度t，时，对应的加热时间ta、tb、tc、td有： ．水 的质量增加了，则吸收的热量要多些，也就是加热时间要长些，因此只有c、d才有可能，又因为水的沸点没有改变，故d不合题意，正确的曲线应是c． 答 选C 题型四 会用热量公式进行有关的计算 例1 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 知识点 利用热量公式进行计算 闯关点拨 使用公式 的变形公式 进行计算． 解 由 得 ，所以 答 选A 例2 把质量是100克的铁块放在火炉里相当长的时间后，取出来立即投入到盛有200克水的杯子里，水的温度由15℃升高到59℃，不计杯子吸热和散失到空气中的热量，求炉火的温度． 知识点 考查热平衡方程的运用 闯关点拨 当不计热损失时，高温铁块放出的热量等于水吸收的热量，即Q放=Q吸． 解 查表得：水的比热容c1=4.2×103J/（kg·℃） 铁的比热容c2=0.46×103J/（kg·℃） 水温度升高吸收的热量： =4.2×103J/（kg·℃）×0.2kg×（59℃-15℃） =3.696×104J 由Q放=Q吸可得，铁块放出的热量： Q2=Q1=3.696×104J= 所以： 答 炉火的温度是862℃． 中考典题精析 考题1 如图1-5甲是用水来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点的物理意义是 。若水的质量为1．5kg，在这个过程中水吸收的热量是 ． 闯关点拨 将热牛奶放入冷水中，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． 解 曲线Ⅰ；牛奶和水混合温度，混合温度是18℃；水吸收的热量 =4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg×（18℃-10℃）=5.04×104J 考题2 小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。同样的太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？小明想：是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？于是他从海边取了一些沙子和海水带回家进行探究。 小明在两个相同玻璃杯中分别装上相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。记录的数据如下所示。 照射时间/min 0 2 4 6 8 10 12 温度/℃ 海水 31.0 31.6 32.1 32.5 32.8 33.0 33.1 沙子 31.0 32.5 33.8 34.8 35.8 36.0 36.3 （1）小明探究的物理问题是什么？ （2）小明根据收集到的数据在方格纸上已经画出了海水的温度随时间变化的图像，如下图所示。请你在同一方格纸上画出沙子的温度随时间变化的图像。 （3）分析小明探究中收集到的数据或根据数据画出的两个图像，你能得出什么探究结论？ （4）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”。请你用简略的语言从日常生活或自然中举一个类似的现象。（辽宁省大连市2004年中考题） 闯关点拨 初中物理课程，把科学探究列为学生的学习目标．本题体现了这一目标．对生活中遇到的问题进行科学探究，首先要提出问题．提出问题要注意语言的科学性、规范性．如“质量相等的海水和沙子吸收相同的热量谁温度升高快？”注意了用控制变量的方法来进行科学探究．本题（2）、（3）是考查同学们用图像处理物理问题的能力，由于图线是平滑曲线，而且开始一段较陡，后面渐趋平缓，所以只回答“相同质量的水和沙子，吸收相同的热量，沙子升温快”是不全面的．第（4）问，是开放性问题，答案不是惟一的． 解 （1）质量相等的海水和沙子吸收相同的热量谁温度升高的快谁吸热本领强。（海水和沙子吸热升温快慢相同吗？） （2）图像（略） （3） ①吸收相同的热量，沙子温度变化的快。 ②水和沙子吸热温度变化随着时间延长而减小（或沙子和水温度越高时升温越缓慢） （4）温差变化大。早稻育秧，晚间往秧田灌水，白天将水放出；夏天的柏油马路比水泥人行道热得多。 基础知识训练 1．砂石的比热容为0.92×103J/(kg·℃)读作____________ 。若某个铜球的比热容为0.39×103J/(kg·℃)，则半个铜球的比热容为____________。 （题型一） 2．水的比热比较大，泥土和砂石的比热_____________，在同样受热或冷却的情况下，水温变化比泥土、砂石的温度变化____________。 （题型一） 3．一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是 J，这是用 的方式增加了水的内能．（题型四） 4．下列有关比热的说法中正确的是（ ） （题型一） A．比热是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热 B．在释放相同热量的条件下，比热小的物体温度降低得多 C．水和冰是同一种物质构成，因此比热相同 D．将一物体分成两半，其比热也必减半 5．下列各种情况下比热会发生变化的是（ ） （题型一） A．一杯水倒去一半 B．水凝结成冰 C．一块铁加工成铁屑 D．15℃的水变成45℃的水 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( ) （题型一） 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．在各种液体中，通常用水作冷却剂，这是因为（ ） （题型二） A．水具有较大的密度 B．水的性质很稳定 C．水具有较大的比热 D．水的凝固点较低 8．在研究物体放出热量多少跟物质种类是否有关的实验中，提供的材料：(1)0．1千克的铜块；(2)0.1千克的铝块；(3)0．2千克的铜块；(4)0．3千克的铝块。应选用的材料是( ) （题型一） A．(1)与(2) B．(1)与(3) C．(2)与(4) D．(3)与(4)。 9．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（ ） （题型三） 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 10．太阳能热水器内盛有25OC的水20kg，在阳光照射下水温升高到55OC，试计算这些水吸收了多少热量？（C水=4.2×103J/(kg.OC) （题型四） 11．上海市重大公共绿地建设工程之一──太平桥绿地，于2001年6月8日竣工，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，炎夏时节能大大降低周边地区的热岛效应，设人工湖湖水质量为1.0×107kg,水温升高2℃，则湖水吸收的热量为多少？（题型四） 12．沙漠地区有“早穿皮袄午披纱”这一奇特现象，请加以解释。 （题型二） 综合提高训练 1．将质量初温相同的铝、铜、铁三个球，浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度_________。从沸水中吸热最多的是________球，吸热最少的是________球。 （已知C铝>C铁>C铜） （题型一） 2．两个铁块的质量之比为4∶1，升高的温度之比是1∶2，则两铁块的比热之比为_________，吸收的热量之比为_________．（题型四） 3．温度计里常用水银、酒精、煤油作测温物质，这是因为这些物质具有_____ _____的特点。 （题型二） 4．用两只同样的加热器分别给质量相等、初温相同的水和某种液体同时加热，每隔5min记录一次水和该液体的温度，得到的实验数据如下表： 加热时间/min 0 5 10 15 20 25 某液体温度/℃ 15 22 29 36 43 50 水的温度/℃ 15 19 23 27 31 35 附：几种物质的比热容[J/(kg·℃)] 物质 水 酒精 煤油 冰 比热容 4.2×103 2.4×103 2.1×103 2.1×103 设该种液体的比热容为C夜，水的比热容为C水，则C夜：C水=_________，查比热表可知这种液体可能是_________。（题型四） 5．如图15-7所示是一个同学用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时，根据测量结果描绘的温度－时间图象．由图可知，甲物质的比热_________（填“＞”“＝”或“＜”）乙物质的比热，其中_________物质是晶体．（题型三） 6．关于比热的概念，下面哪句话是错误的？（ ） （题型一） A．各种物质都有自身的比热，比热是物质的特性之一 B．单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热 C．单位质量的某种物质，温度降低1℃放出的热量也叫这种物质的比热 D．物质的比热与它吸收（或放出）的热量成正比，与组成的物体质量成反比 7．将比热不同的物体同时放入冰箱，下列说法中，正确的是（ ） （题型一） A．比热大的物体放出的热量多 B．温度高的物体放出的热量多 C．质量大的物体放出的热量多 D．无法确定谁放的热量多 8．甲、乙两物体质量相等，当甲物体温度升高10℃，乙物体温度升高20℃时，甲物体吸收的热量是乙物体吸收热量的2倍，则甲的比热是乙的比热的（ ） （题型四） A． 倍 B．4倍 C．1倍 D． 倍 9．水的比热较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（ ） （题型二） A．让流动的热水流过散热器取暖 　 B．汽车发动机用循环水冷却 C．冬季，晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗 D．在较大的河流上建水电站，用水发电 物质 比热／［焦／（千克·℃）］ 水 4．2×10３ 酒精 2．4×10３ 砂石 9．2×10２ 铝 8．8×10２ 10．下表给出的是几种物质的比热，现取质量相等、初温相同的这几种物质，让它们吸收相同的热量，末温最高的是（ ）（题型一） Ａ．铝　　 Ｂ．砂石　　 Ｃ．酒精　　Ｄ．水 11．某同学从下表提供的信息中，得出以下几个结论，其中错误的是（ ） A.汽车发动机用水来冷却效果比较好 B．液体的比热容都比固体大 C.同种物质在不同状态下比热容值不同 D.质量相等的铜和铅，升高相同的温度，铜吸收的热量多 几种物质的比热容表C／[J(kg℃)-1] 水4.2×103 干泥土0.64×103 酒精2.4×103 铜0.39×103 冰2.1×103 铝0.88×103 煤油2.1×103 铅0.13×103 水银0.14×103 砂石0.92×103 12．为了研究不同物质的温度变化与热量的关系，设计了如图15-8所示的两个实验装置．对这两个装置的要求，下面哪一点是不必要的（ ）（题型一） 　Ａ．水和煤油的质量要相等 Ｂ．加热器的功率要相等 Ｃ．烧杯的规格要相同 Ｄ．温度计的规格要相同 13．如图15-9所示把凉牛奶放在热水中加热，经过一段较长时间，它们的温度随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是 （ ）（题型三） A．水和牛奶最后温度相同 B．水的温度变化比牛奶大 C．牛奶温度变化比水慢 D．甲是牛奶温度变化图像 14．吃早饭的时候，妈妈用热水给小雪加热如图15-10所示的袋装牛奶，为了使这袋牛奶的温度由12OC升高到42OC，妈妈至少要用60OC的热水多少千克？（水的比热容为4.2×103J/(kg.OC)设该牛奶的比热容为2.5×103J/(kg.OC);不计热量损失）（题型四） 15．小乐和小宁为了比较甲、乙两种液体的比热容大小，他们做了这样一个实验：先取两个完全相同的容器，倒入质量和温度都相同的甲、乙两种液体，然后取两个质量相同的铜块，放在同一杯开水中煮沸一段时间后，迅速取出分别放入甲、乙两液体中，几分钟后，用温度计测量甲、乙两种液体的温度，发现甲液体此时的温度高于乙液体的温度． 小乐和小宁运用所学知识判定甲液体的比热容小于乙液体的比热容，你同意他们的观点吗?为什么？(假设铜块放热全部被液体吸收) （题型一） 16．据生活经验，我们猜想：物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关，为了验证猜想，我们制定了两个： A．让研究对象都升高相同的温度，然后比较它们吸收热量的多少 B．让研究对象都吸收相同的热量，然后比较它们升高温度的高低 （1）实验室准备了两个规格相同的电加热器、两个相同的酒精灯，两个相同的烧杯、两支温度计，手表、铁架台、适量的水和煤油，为了完成实验，还需要_____________仪器。 （2）能够准确地控制物体吸收热量的多少，是本次实验成败的关键，在提供的热源中，你认为选用______________比较合理。理由是___________________________________. (3)从两个计划中，任选一个设计实验记录表格。 课时作业 一.填空题 1.比热容是用来描述 相等的不同物质，在 时，吸收的热量 这一特性的物理量. 2.水的比热是 ，读作 ，它的物理意义是： . 3.1g水和10g的煤油相比， 的质量大， 的比热大. 二.选择题 4.下列情况中，比热发生变化的是……………………………………………（ ） A.水温从80℃升高到90℃ B.把铁圆柱体拉成细铁丝 C.砖块的体积减小一半 D.水结冰 5.如图所示是用相同的酒精灯和同样的烧杯盛着质量相等的甲、乙两种液体加热时的温度随加热时间变化的图象，从图中可以看出……………………（ ） A.甲的比热大 B.乙的比热大 C.它们的比热一样大 D.无法确定 6.下列说法正确的是…………………………………………………………（ ） A.在沿海地区，白天的风通常是从大海吹向陆地 B.在沿海地区，白天的风通常是从陆地吹向大海 C.在沿海地区，晚上的风通常是从大海吹向陆地 D.在沿海地区，白天与晚上的风向很难确定 7.深秋季节为保护田里的秧苗不受冻，傍晚时向田里多灌一些水.这是因为水有较大的………………………………………………………………………（ ） A．密度 B．比热 C．热量 D．温度 三.知识应用题 8.近年来，很多城市开挖河道，恢复被排干的湖泊，扩大城市的湖泊面积.请你结合所学的热学知识，谈谈这对城市气候可能产生什么影响？ 励志故事 出门 古时候，有两个兄弟各自带着一只行李箱出远门。一路上，重重的行李箱将兄弟俩都压得 喘不过气来。他们只好左手累了换右手，右手累了又换左手。忽然，大哥停了下来，在路边买了一根扁担，将两个行李箱一左一右挂在扁担上。他挑起两个箱子上路，反倒觉得轻松了很多。 心得：在我们人生的大道上，肯定会遇到许许多多的困难。但我们是不是都知道，在前进的道路上，搬开别人脚下的绊脚石，有时恰恰是为自己铺路？ 本篇文章来源于 【学习啦】www.xuexi.la 原文链接地址：http://www.xuexi.la/success/story/6873.html 定 义 及 单 位 物质本身的属性 比热容知识的应用 比热容 热 量 的 计 算 图15-4 本题还有一个特殊的解法，因为水的沸点没有改变，所以只有C才有可能． 这么高的温度能用常用温度计来测量吗？ � EMBED Equation.3 ��� 甲 图1-5 乙 时间/min 温度/℃ a b 0 图15-6 图15-7 图15-8 图15-9 图15-10 甲 乙 温度/℃ 时间/s 中考专家榜样堂（www.bangyangtang.com） Email:bangyangtang@126.com 电话：3073333 14 _1170261055.unknown _1170264963.unknown _1170266485.unknown _1170266618.unknown _1170266997.unknown _1170265004.unknown _1170264846.unknown _1170264922.unknown _1170092080.unknown _1170092381.unknown _1170260827.unknown _1138370178.unknown _1152011700.unknown _1170091963.unknown _1152011680.unknown _1138368405.unknown