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第三节 物质的比热容
1.热量
在热传递过程中,传递的热的多少叫热量.热量的单位是焦耳.
2.热量的计算
用c表示物质的比热容,m 表示物体的质量,t0 表示物体的初温,t表示物体的末温,则:
(1)物体温度升高时,吸收的热量Q吸=cm(t-t0).
(2)物体温度降低时,放出的热量Q放=cm(t0-t).
(3)若用Δt表示物体温度的变化量,上述两个公式可统一表示为Q=cmΔt.
3.实验比较不同物质吸热的情况
(1)采用控制变量法,即让两种不同物质的质量、温度、升高的温度相同.
(2)尽量让不同物质在相同的时间内吸收的热量相等,用加热时间表示物质吸收热量的多少.
(3)尽量避免热量的损失.
4.比热容
(1)定义和定义式:一定质量的某种物质在温度升高时,吸收的热量与它的质量和升高的温度
乘积之比叫作这种物质的比热容,用符号c表示.
Q吸
定义式:c=m(t2-t)
.
1
(2)单位:焦耳每千克摄氏度,符号:J/(kg·℃),比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位.
(3)物理意义:表示物体吸热或放热本领的物理量.比如,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),表示
的物理意义:1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J.
(4)物质的一种属性,其大小由物质本身决定,与物质的质量、温度无关,与物质的状态有关.
5.水的比热容
(1)在常见物质中水的比热容是最大的.
(2)应用:①作散热剂或冷却剂,如汽车发动机用水作冷却剂;②取暖,如冬天用水作取暖设备
的供热介质等.
(3)解释现象:例如,沙漠地区昼夜温差比较大,沿海地区昼夜温差比较小.这是由于水的比热容比
较大,一定质量的水与相同质量的沙石相比,吸收或放出相同的热量时,水的温度变化比较小.
题型1 比较不同物质吸热的情况
例1 如图所示,用相同的电加热器加热质量相同的甲和乙两种液体,实验数据记录如下表.以下
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判断正确的是 ( )
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 20 22 24 26 28
乙的温度/℃ 20 24 28 32 36
甲 乙
A.吸收相同热量时,甲的温度变化量大于乙的
B.温度变化量相同时,乙需要更多的加热时间
C.甲和乙的内能都是通过热传递的方式增加的
D.实验结束停止加热后,乙的降温速度比甲慢
解析:A.根据表格中的数据,加热时间相同,吸收的热量相同,甲的温度变化量小于乙的温度变
化量,故A错误;B.吸收相同热量,甲的温度变化量小于乙的温度变化量,据此推理可知,变化相
同的温度,甲需要更多的加热时间,故B错误;C.甲和乙的内能都是通过热传递的方式改变的,
故C正确;D.用相同的电加热器加热质量相同的甲和乙两种液体,在相同时间内,吸收相同的热
量,乙液体升高温度比较快,根据Q=cmΔt可知,乙的比热容小于甲的比热容,所以实验结束停
止加热后,乙的降温速度比甲快,故D错误.故选:C.
答案:C
题型2 比热容的理解及应用
例2 关于比热容,下列说法中正确的是 ( )
A.比热容与物体吸收的热量有关
B.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
C.水结冰后,比热容不变
D.水的比热容较大,所以水常被当作冷却剂
解析:A.比热容是物质本身的一种特性,与物质的种类和状态有关,比热容与物体吸收的热量无
关,故A错误;B.比热容是物质本身的一种特性,与物质的种类和状态有关,与质量无关,一桶水
的比热容等于一杯水的比热容,故B错误;C.比热容与状态有关,水结冰后,比热容发生改变,故
C错误;D.水常被用作冷却剂,是因为水的比热容大,质量相同的水和其他液体相比较,升高相
同的温度时,吸收的热量多,故D正确.故选:D.
答案:D
题型3 水的比热容的特点及应用
例3 下列事例利用了水比热容较大这一特性的是 ( )
A.用水冷却汽车发动机 B.夏天在室内洒水感觉凉爽
C.冬天北方菜窖放几桶水 D.发烧用温水擦身体降温
解析:A.因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量
多,所以用水冷却汽车发动机,故A符合题意;B.炎热的夏天在室内地上洒水感到凉爽,是利用
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了水蒸发吸热,降低的室内温度,与水的比热容无直接关系,故B不符合题意;C.冬季里,北方贮
菜常在地窖放几桶水,液态的水遇冷会凝固成冰,凝固放出热量,使菜窖的温度不至于过低而将
菜冻坏,与比热容无关,故C不符合题意;D.发烧时,使用温水给人擦拭身体降温,是利用蒸发吸
热,与比热容无关,故D不符合题意.故选:A.
答案:A
题型4 比热容的计算公式及其应用
例4 在没有电热毯等取暖设备的年代里,智慧的劳动人民用如图所示500mL的玻璃盐水瓶装
满开水放进被窝捂脚,睡觉前开水灌进去,第二天早上还感觉温温的,水的比热容为4.2×103J/
(kg·℃),这样一瓶水一夜放出的热量大约为 ( )
A.1.2×103J B.1.2×104J C.1.2×105J D.1.2×106J
解析: 3, m
瓶子装满水的体积V=500mL=500cm 由ρ= 得水的质量:V m=ρV=1.0g
/cm3×
500cm3=500g=0.5kg;开始水为开水,温度约为t0=100℃,后来感觉温温的,末温约为
37℃,水放出的热量:Q放=c水 m(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃-37℃)=
1.323×105J,与C选项最接近.故选:C.
答案:C
题型5 比热容的图像问题
例5 两个相同的容器分别装满了质量相等的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与
加热时间关系如图所示,以下说法正确的是 ( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.乙液体的比热容大于甲液体的比热容
C.加热相同时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热相同时间,甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量
解析:AB.已知两种液体质量相等,由图像可以看出:在加热相同时间,即吸收热量相同时,甲液
Q
体升高的温度更大,由公式c= 可知,甲液体比热容较小,故A错误,B正确;CD.用同一热源mΔt
加热,加热时间相同,两种液体吸收的热量相同,故CD错误.故选:B.
答案:B
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一、选择题
1.比热容是物质的一种特性,下列情况中,比热容会发生变化的是 ( )
A.一桶食用油用了一半 B.将汽油加到油箱里
C.将水冷冻成冰块 D.将20℃的铁块加热到50℃
Q
2.由热量计算公式得到c= ,那么物质的比热容 ( )mΔt
A.跟物体吸收的热量成正比 B.跟物体质量成反比
C.跟物体的温度变化成反比 D.跟以上三项都无关
3.古诗词和谚语是中华传统文化的瑰宝,有着极具丰富的内涵.下列说法正确的是 ( )
A.“不知明镜里,何处得秋霜”,霜的温度虽然很低,但仍然具有内能
B.“只要功夫深,铁杵磨成针”,磨铁杵的过程中靠热传递改变铁杵的内能
C.“沙暖睡鸳鸯”,水寒沙暖,白天太阳照射时,沙比水升温快,说明沙的比热容大
D.“心急吃不了热豆腐”,是因为热豆腐含有很多热量
4.如图所示为白天海陆风形成的示意图,海陆风形成的原因:与海洋相比,陆地的土地 ( )
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,空气密度较小,气压较低
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,空气密度较小,气压较高
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,空气密度较大,气压较低
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,空气密度较小,气压较低
5.厦门被誉为“海上花园”.海水能较好地调节气候,是因为水的 ( )
A.内能大 B.含热量多
C.比热容大 D.热值大
6.初春育水稻秧苗时,为了不使秧苗受冻,正确的做法是 ( )
A.早晨多排水,傍晚多灌水 B.早晨多灌水,傍晚多排水
C.早晨和傍晚都要多灌水 D.早晨和傍晚都不要灌水
7.汽车发动机及发电机线圈通常用水或水溶液作为冷却剂,这是利用了水的 ( )
A.凝固点低 B.密度大
C.比热容大 D.热值小
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8.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.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D.质量相同的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
9.甲、乙两种物质,质量之比是3∶2,吸收相同的热量后,升高的温度之比是2∶3,则甲、乙两种
物质的比热容之比是 ( )
A.2∶3 B.9∶4 C.3∶2 D.1∶1
10.质量相等的甲、乙两个物体吸收热量,温度升高,二者升高的温度与吸收
热量的关系图像如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.甲物体的比热容大 B.甲物体的吸热能力强
C.乙物体的比热容大 D.乙物体的吸热能力弱
二、填空题
11.热量是指在 过程中,物体吸收或者放出能量的多少,单位
是 ,物体吸收的热量与物质种类、质量和 有关.
12.冬季常用水循环供暖,这是利用了水的 大的性质.在标准大气压下,质量为2kg的
水温度从50℃降低20℃,放出的热量为 J.
13.把质量和温度均相同的铝球和铜球同时投入沸水中,足够长的时间后,两球的温度变
化 (选填“相同”或“不相同”),吸收的热量 (选填“铜球多”“铝球多”或“一
样多”).(已知c铝>c铜)
14.某液体的沸腾图像如图所示,该液体的质量为0.2kg,前4min吸收的热量是6.72×103J,
则此液体的沸点为 ,比热容为 .
15.在一标准大气压下,质量为10kg、初温为20℃的水吸收的热量为4.2×106J,则水的末温
为 ℃;冷水温度是20℃,热水温度是80℃,为了使冷热水混合后的温度为40℃,不
计热量损失,冷水和热水的质量比是 .
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16.我国古代劳动人民智慧无穷,如图所示是我国古人应用的一种“省油灯”及其原理图,在灯盏
下增加了一层夹层,夹层留一小孔,可以从小孔向夹层中加水.灯点燃后,油的温度升高,内
能 ,加快油的蒸发,耗油量增加.在夹层中加水后,由于水的 较大,可以吸
收更多的热量,从而使油的温度不会太高,降低耗油量.
第16题 第17题
17.在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”,根使你对比热容的理解和应用,当出现
如图所示的风向,此时应该是 (选填“白天陆地温度
高于海水温度”或“夜晚海水温度高于陆地温度”).
三、简答、实验题
18.暑假,小明在家帮妈妈做饭时发现,刚从超市买回来的冻鸡腿,泡在常温的水中比放在空气
中解冻得更快.请你用所学的物理知识解释这一现象.
19.比较“水和食用油的吸热情况”,实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,烧杯内
加入初温相同的水和食用油.
(1)为了完成实验,除了图中的器材外,还需要的测量仪器有 和 .并通
过 来反映产生热量的多少.请指出甲、乙两图中存在一个问题会导致实
验无法进行: .
(2)改正错误后,点燃酒精灯,每隔相同的时间记录下水和食用油的温度,并绘制成丙图.则
图中的 代表水的温度变化规律的图像.
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20.在研究“不同物质的温度变化与吸热关系”实验中,取质量和初温都相同的甲、乙两种液体,
分别装入相同烧杯中,用相同的加热器加热,如图A所示.
A B C
(1)图B为某时刻的温度,其示数为 ℃.
(2)分析图C可知,吸收相同热量, 液体升温更高, 液体更适合作汽车发动
机的冷却液.
(3)若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40℃和35℃,吸收热量之比为2∶1,则甲、
乙液体的比热容之比为 .
(4)用相同的加热器加热的目的是 .
四、解答题
21.如图甲所示小周将质量为250g、初温为20℃的牛奶放入质量为100g、初温为90℃的水中
进行加热,同时,他还利用温度计和钟表测出温度的变化情况,并作出了如图乙所示的水和
牛奶的温度随时间变化的关系曲线,c水=4.2×103J/(kg·℃),求:
(1)达到相同温度时,水放出的热量.
(2)小明查询资料得到牛奶的比热容,并计算得出此过程中牛奶吸收的热量后发现,牛奶吸
收的热量小于水放出的热量,这是什么原因呢
甲 乙
90功的方式改变物体内能,属于能量的转化;对手哈 50km/h时,所受阻力为4000N,由于汽车匀速
气,是通过热传递方式改变手的内能,手会变热,属 行驶,汽车的牵引力为F=f=4000N,牵引力做
于能量的转移. 12.(1)热传递 (2)B (3)不与 功为W=Fs=4000N×2.5×104m=1×108J.
不同 (2)燃料完全燃烧放出的热量为 Q放 =mq=
第三节 物质的比热容 5kg×4×107J/kg=2×108J.
8
1.C 2.D 3.A 4.A 5.C 6.A 7.C () W 有用内燃机的效率为 1×10J3 η= W =
×
总 2×108J
8.D 9.D 10.C 11.热传递 焦耳 温度的变
化 12.比热容 1.68×10513.相 同 铝球多
100%=50%.
14.300 0.168×103J/(kg·℃) 15.100 2∶1 第四部分 新知测效
16.增大 比热容 17.夜晚海水温度高于陆地温
度. 18.因为水的比热容较大,相同质量的水和其 暑期学情测评(一)
他物质比较,降低相同的温度,水对冻鸡腿放出的热
, 1.C 2.D 3.C 4.D 5.B 6.C 7.A 8.B量多 所以冻鸡腿在自来水中比在空气中解冻快.
() 9.D 10.ABC 11.
形状 大小 12.连通 ②
19.1 天平 秒表 加热时间的长短 没有控制
() 13.
热传递 70 14.1.4×109 1.4×105 减小
水和食用油质量相同 2 B 20.(1)39 (2)乙
8
增大
甲 (3)3∶2 (4)使甲、
15.1.7×10 16.80%
乙两种液体在相同的时间
17.如图所示:
内吸收的热量相同
21.(1)水放出的热量:Q放=c水 m(t0-t)=4.2×
103J/(kg·℃)×0.1kg×(90℃-40℃)=
2.1×104J.
(2)凉牛奶置于放在室内盛有热水的敞口玻璃
杯中加热时,有热量散失到空气中,所以热水放 18.如图所示:
出的热量大于牛奶吸收的热量.
第四节 机械能与内能的相互转化
1.B 2.A 3.D 4.B 5.C 6.C 7.C
8.D 9.C 10.B 11.C 12.D 13.内 排气
19.(1)3.2 (2)变大 变小 (3)①② 20.(1)
E
30 1.38×106 比热容 增大 热传递 5× E 35.0 (4)14 (5)15 (6)AB 段水平或拉力方向1
100% 柴油机的压缩冲程中压缩程度比汽油机更 为竖直方向 21.(1)扩散 不停地做无规则运动
大 热值 14.(1)做功 机械 压缩 20 (2) (2)间隙 (3)引力 拉伸
40 不变 15.机械能 做功 22.(1)初始状态下,木块漂浮,则木块受到的浮力
16.由题意可知,在相同条件下,即获得的机械能相 F浮=G木=1.5N.
同,根据W=Q 可得 ()木块为长方体,高为 ,初始状态下水深η 动 η1Q1=η2Q2,即40%Q = 2 5cm1
,由 50%
3
50%Q2 Q =Vq可得q V = q V , 为3cm,可知V排=5V木①
;由木块漂浮可知
动 汽油 1 40% 汽油 2
50% F浮=G木,则有ρ水V排g=ρ木V木g②;由①②式 解得汽车的油耗最少为V1=40%×3.3L
/100
可得 木 块 的 密 度 3 3ρ木 = 5ρ水 = ×1.0× km=4.125L/100km. 5
103s kg/m
3=0.6×103kg/m3.
17.(1)由v= 得t s=vt=50km
/h×0.5h= (3)计时周期结束时,容器内水深h=50cm-
25km=2.5×104 m,由图像可知,汽车速度为 (5cm-3cm)=48cm,木块底部距水面3cm,
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