初中物理竞赛教程(基础篇)第16讲比热容

1、第16讲比热容W 16.1学习提要16.1.1燃料的热值1 .热值的概念燃料燃烧时能放出热量，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不一样。1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，用字母 q表示。2 .热值的定义热值的定义式为q=Q/m3 .热值的单位在国际单位制中，热值的单位是焦/千克（J/Kg）,读作“焦每千克”。4 6.1.2 比热容1 .比热容的概念比热容简称比热，用字母 c表示，是物质的特性之一，每种物质都有自己的比热容。比 热容是指单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1C吸收（或者放出）的热量。2 .比热容的定义式比热容的定义式为c = Q/m At3 .比热容的单

2、位比热容的单位是一个组合单位，在国际单位制中，比热容的单位是焦/ （千克.C）,读作“焦每千克摄氏度”。4 .比热容的测定比热容是物质的特性之一， 在许多热学问题上都要用到， 所以测定物质的比热容很重要。 在热传递过程中，如果没有热量的损失， 那么低温物体吸收的热量应该等于高温物体放出的 热量。(1) 实验原理：热平衡方程式 Q吸=Q放(2) 实验方法：实验室一般采用混合法来测定物质的比热容。(3) 实验器材：量热器、天平、温度计、待测金属块、适量的常温下的水和沸水。(4) 实验步骤：用天平分别测量小桶、搅动器、适量的常温下的水、待测金属块的质量；将金属块放入沸水(100C)中加热一段时间；在

3、量热器小筒内装入适量的常温下的水，并用温度计测出水的温度ti;将金属块从沸水中取出，投入量热器的小筒内，合上盖子，用搅拌器上下搅 动，直到量热器中温度达到稳定为止。用温度计测出混合温度 t2.(5) 实验结果：设量热器和搅拌器是由比热容为c的同种物质做成，总质量为m；适量的常温下白水质量为 m水，比热容为c水；待测金属块的质量为 m金，比热 容为c金。由于量热器、搅拌器、常温下的水的初温均为 ti,待测金属块的初温为t2=100 C, 混合后温度为t2。由热平衡方程式 Q吸=Q放。可得cm(ti-t2)+c 水 m 水(t2-ti) = c 金 m 金(to-t2)c 金=(cm+c 水 m

4、水)(t2-ti) /m 金(to-t2)16.2 难点释疑16.2.1 温度和热量温度表示物体的冷热程度。不论物体处于哪一种状态，总有某一个确定的温度。物体在 热传递过程中温度会发生变化，物体从外界吸收热量， 其温度一般会上升； 物体向外界放出热量，其温度一般会下降。当吸收热量和放出热量的过程结束后，物体的温度仍然有一个确定的值。热量是物体在热传递过程中，吸收或放出热的多少。一个物体有某一个确定的温度值，并不能说一个物体就具有多少热量。所以不能说温度高的物体热量大，也不能说同一温度质量大的物体热量大。热量的多少只有在热传递过程中才具有意义。说的明确一点，热量只有在物体的温度发生变化或内能发生

5、变化时才具有意义。物体的温度是某一个确定的值，对应于物体处于某一种状态。物体吸收（或者放出）的 热量是某一个确定的值，对应于物体一定的温度变化（或物态变化）。在热传度过程中，物体吸收热量，温度会升高；放出热量，温度会降低，它反映了物体的两个不同的状态之间的 一个变化过程。16.2.2 量热器的使用量热器是热学实验的重要仪器。在测定物质的比热容等实验中，它能使物体与水之间进行热交换，又能减少热量损失。其结构如图16-1所示，其中A、B为大小两铜质圆筒，C为木架，D为木（或电木）盖，盖上有两个孔，中间较大的一个孔（附软木塞）插温度计用， 边上较小的一个孔插铜质搅拌器。在用量热器测定物质（如铅块）的

6、比热容时，应注意：装入小筒内的水要适量，以能浸没金属块为宜；金属块从沸水中取出到投入小筒内，动作要快，投入后要立即合上盖子，尽可能减小热损失， 且投入的金属块不得带有沸水；用搅拌器上下搅动， 使液体的上下温度迅速均匀；初温和混合温度的读取方法，已在“温度计的使用”中有过说明；小筒和 搅动器、水、金属块的质量用天平测量。粗略的测量比热容时，可忽略小筒和搅动器的吸热 和放热，稍精确的测量则不能忽略。16.3 例题解析16.3.1 比热容概念的形成例1为研究物质的某种特性，某同学选取水、煤油两种物质做实验，表 16-1记录了实 验测得的数据及设法求得的有关数据。请根据表16-1中所提供的数据进行分析

7、：（1） 可初步归纳出的结论是 ;（2） 为进一步研究物质的特性，该同学还应设计和增加表16-1中第7列（空栏）项目的名称是 ,请在该空栏下的空格中填入适当的 数据，并由此可归纳出的结论是 ,在物理学中如果要用一 个物理量来反应第 7列中概括出物质的特性，那么这个物理量的定义为【解析】（1）对表16-1中的数据进行仔细分析可知，在这个实验中，所运用的研究方 法是控制变量法。分析比较第1行与第2行（或第4行与第5行）的数据可以发现，实验所控制的变量分别为物质的种类和质量，研究吸收的热量跟升高的温度之间的关系。水或煤油的质量相等，当升高的温度增大到 2倍，它吸收的热量也增大到 2倍，由此可以得出结

8、论 1:质量相等的 同种物质，吸收的热量跟它升高的温度成正比。分析比较第2行与第3行(或第5行与第6行)的数据可以发现，实验控制的变量分别 是物质的种类和升高的温度， 研究吸收的热量跟质量之间的关系。 水或煤油升高的温度相同， 当质量增大到2倍，它吸收的热量也增大到 2倍。由此可以得出结论 2:升到温度相同的同 种物质，吸收的热量跟它的质量成正比。分析比较第1行与第4行(或第2行与第5行、第3行与第6行)的数据可以发现，实 验所控制的变量分别为质量和升高的温度，研究吸收热量跟物质种类之间的关系。质量相同的水或煤油，升高的温度也相同，然而吸收的热量不同。由此可以得出结论3:质量相等，升高温度相同

9、的不同物质，吸收的热量多少跟物质的种类有关。(2)再对表16-1中的数据进行分析，发现第 1行与第6行的数据中，质量、升高的温 度、物质的种类都不相同，那么，如何来比较这两次水和煤油的吸热本领呢？显然，可以与 密度、压强等概念形成过程所采用的方法想类比，选择一个比较的标准，这个标准为：单位 质量、温度升高1C吸热的多少。因此，表 16-1中第7列(空栏)项目的名称是：单位质 量、温度升高1C吸收的热量。通过计算可知，第7列的数据分别是4.2*103J/(Kg . C)、4.2*10 3J /(Kg . C)、4.2*10 3J/( Kg . C)、2.1*103J/(Kg . C)、2.1*1

10、03J/( Kg . C)、2.1*103J/ (Kg . C)。分析这一列数据，可得出结论：对于确定的物质来说(如水或煤油)，物质吸收的热量跟它的质量、升高的温度之比是一个确定的值。它跟吸收热量、质量、升高的温度 均无关，而对于不同物质， 这个比值却是不同的。 在物理学中如果要用一个物理量来反应物 质的这种特性(吸热是本领)，这个物理量的定义应为：单位质量的某种物质，温度升高1C 吸收的热量。16.3.2 用热量计算公式解题例2有甲乙两个温度和质量都相同的金属球，先把甲放入盛有热水的杯中，热平衡后 水温降低了 11C,把甲球取出，再把乙球放入杯中，热平衡后，水温又降低了11C,则两球比热容的

11、大小关系是()A c甲c乙B c甲二c乙C c甲c乙D无法判断【解析】同一杯热水，两次降低相同的温度，说明水两次放出的热量相同，即甲乙两球吸收的热量相同，由于两球质量相等，初温相同，末温甲球较高，即t甲At乙，根据c甲m甲 t甲二c乙m乙At乙，有c甲c乙.故甲球比热容较小。【答案】C16.3.3 用热平衡方程解题例3 将11c的冷水鱼66c的热水混合成550kg ,36C的温水，在混合过程中有2.31*10 6J 的热量损失掉了，问所用冷水和热水各多少千克？【点拨】当高温物体和低温物体放在一起时，高温物体放热，低温物体吸热，由能量守恒可知 Q吸+ Q损=Q放上式称为热平衡方程式，在热量的计算

12、中有着极其重要的作用。【解析】因Q吸+ Q ® = Q放，则c水m1*25 C+Q损=c水m2*30 C ,而mi+m2=550kg ,由 以上两式即可求得：m二290kg, m2=260kg【答案】冷水的质量为 290kg,热水的质量为260kg。例4将一勺温水倒入盛有冷水的量热器中，这时量热器中水的温度升高了5C,再加以勺同样的温水，温度又上升了3C。问：（1）继续再加7勺同样的温水，则此量热器中水温还将上升多少？ （ 2）如果不断向量热器内加同样的温水，量热器中的温水最终比开始时升 高多少？（假设量热器容积比勺的容积大得多且不计热量损失）【点拨】把再加一勺同样的温水，温度又上升

13、了3c理解为“连加两勺同样的水，温度上升了 8C”【解答】（1）设每勺水的质量为 m,温度为t,冷水的质量为 m冷，温度为t冷。由于不计热量损失，热平衡方程Q吸=Q放，可得：C 水 m 冷*5 c =C 水 m （t-t 冷-5 C）C 水 m 冷*8 C =C 水 2m （t-t 冷-8 C）解得：t-t冷二20 C,即温水与冷水的温度相差20 C。若继续加7勺同样的温水，相当于共加了 9勺温水，则C 水m 冷At= 9m （t-t 冷-At）可得： t=15C,则4 t，=4t-8c=7C（2）不断向量热器内加同样的温水，由于温水与冷水的温度差为 20C,则最终量热器中的水温度将升高 20

14、 Co【答案】7C, 20C1 .用两只相同的玻璃杯，装上质量和温度都相同的水和黄沙，将它们同时放在阳光下晒，经过一段时间后，黄沙的温度比水的温度高。在这个小实验中，用两只相同的透明玻璃杯同时放在阳光下晒相同的时间，是为了使黄沙和水吸收 （忽略水 和黄沙在热传递方面的差异）。从这个实验可知，相同质量的不同物质。由此引入了表示物质的这一方面特性的物理量,其符号是 ,单位是，读作2 .水的比热容是 4.2X103J/ （kg C）,意义是。在常见 物质中，水的比热容较 （选填“大”或“小”）。3 .物体在热传递过程中吸收的热量，与物质的比热容、物体的质量以及物体 有关。4 .质量相等的煤油和水，吸

15、收相等的热量、温度升高得多的是煤油，这是因为 。 由此推理，质量相等的煤油和水，若升高相等的温度，煤油吸收的热量 水 吸收的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。5 .把质量和温度都相同的铁球、铝球和铜球同时投入沸腾的水中，一段时间后，三球的温 度变化 （选填“相同”或“不相同”）。其中吸收热量最多的是 球，吸收热量最少的是 球。（已知c铝c铁c铜）2001年6月8日竣工。绿地中的6 .上海市重大公共绿地建设工程之一的太平桥绿地已于人工湖具有“吸热”功能，炎夏时它能大大降低周边地区的热岛效应。若人工湖湖水的 质量为1.0X 107kg,水温升高2C,则湖水吸收的热量为 J。（已知c水=4.

16、2 X 103J/ （kg C）7 .表16-2为某同学根据中央电视台天气预报栏目记录的上海和兰州两地某年5月3日到5月5日三天内每日气温的最高值和最低值。从表 16-2中可以看出 现象，造成这种现象的主要原因是 。*16-111上*H fff 1:- -1i的，目L吧24Z：- -1代9V5川 < 日arc最忌里度11比13t1Sfl t曰 始高畜度I 等.淞一般憾坦度ieL 一 一8 .关于热量和温度，下列说法正确的是（）A.物体温度越高，所含热量越多B.物体温度降低，吸收的热量越少C.物体的质量越大，放出的热量越多D.以上说法都不对9 .质量、温度都相同的两块不同金属，吸收相同的热

17、量后（）A.两金属块温度相等B.比热容较大的金属块温度高C.比热容较小的金属块温度高D.无法比较两金属块温度的高低10 .汽车发动机用水作冷却剂是因为（）A.水的密度大B.水没有腐蚀作用C.取水方便D.水的比热容大11 .下列说法中，能反映物体放出热量多少跟物质种类有关的是（）A.相同质量的同种物质，降低不同温度，放出的热量不同B.相同质量的不同物质，降低相同温度，放出的热量一般不同C.不同质量的同种物质，降低相同温度，放出的热量不同D.以上说法都可以12.由吸热公式得到 c=Q/mA t,那么物质的比热容跟（）A.物体吸收的热量 Q成正比B.物体的质量成反比C.物体温度变化 t成反比D.物体

18、吸收热量Q、质量m以及温度变化 t均无关13.甲、乙两杯质量相同、温度分别是60 c和50 c的水，若降低相同的温度，比较它们放出的热量，则（）A.甲多B.乙多C. 一样多D.无法比较14 .在下列各物理量中，表示物质特性的是（）A.热量B.比热容C.温度D.质量15 .质量和初温度都相同的一块铝和一杯水，它们吸收相等热量之后，把铝块投入水中，那么（）A.热量由水传给铝块B.热量由铝块传给水C.水和铝块之间没有热传递D.条件不足，无法判断16 .将一壶水从室温烧开，需吸收热量约为（）A. 8X102JB. 8X103JC. 8X104JD. 8X105J17 .两个质量不同的金属快，放出相同热

19、量，降低了相同温度，那么（）A.质量大的金属块的比热容大B.质量大的金属块的比热容小C.两金属的比热容相同D.两金属的比热容大小无法确定18 .物理学中引入比热容，是为了比较（）A.不同质量的相同物质，升高相同的温度，吸收热量不同B.不同质量的相同物质，吸收相同热量，升高温度不同C.相同质量的不同物质，升高相同温度，吸收热量不同D.以上说法都不对19 .铁的比热容大于铜的比热容，质量相等的铁块和铜块吸收了相等的热量，那么（）A.铁块的温度升高得多B.铜块的温度升高得多C.铁块和铜块升高相同的温度D.由于初温度未知，所以不能判断20.甲、乙两块质量相同的不同金属，在沸水里加热一段时间。先取出甲投

20、入一杯冷水里， 当达到热平衡后，水温又升高20C。再取出甲，立即将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，水温又升高20 Co若不计热的损失，则可判断()A.甲的比热容比乙大B.甲的比热容比乙小C.甲的比热容跟乙相等D.无法确定比热容的大小21 .冷水的温度为tl,热水的温度为t2,现要把冷水和热水混合为t3的温水，若不计热量损失，冷水和热水的质量比应为()A. (t2 tl) /tlB. t t312)/ ( t3 tl)C. (t213)/aTl)D. t3/ (t2 tl)22 .把加热到100c的某铁块投入 m克20c的水中，混合温度为40 C；把加热到100c的该 铁块投入m2克

21、20c的水中，混合温度为 60C；如果把同样加热到 100c的该铁块投入(m+m2)克20c的水中，混合温度为()A. 50 CB. 48 cC. 36 CD. 32 C23 .在质量是0.5kg的铝壶里装了 2kg的水，把这壶水从 20c加热到100C,求：（1）水吸 收的热量c 水=4.2X 103J/ （kg . C） ； （2）铝壶吸收的热量c 铝=0.9X 103J/（kg C）。B卷1 .质量为m的物体，温度从to降低到t,放出的热量为 Q,则该物体的比热容为 ; 当物体放出热量为 3Q时，该物体的比热容为 。2 .质量相等的甲、乙两种物质吸收热量之比为3:4,升高温度之比4:3,

22、那么它们的比热容之比c甲：c乙=。3 .铜的比热容是铅的比热容的3倍，质量相等的铜块和铅块，如果吸收相等的热量，铜块升高了 15C,则铅块升高了 。4 . 质量为mi的热水和质量为 m2的冷水混合，已知热水的初温是3t,冷水初温为t,混合后水温为2t,则热水和冷水的质量之比是 。5 .现将质量相等、初温相同的铜球、铁球、铝球投入质量相等、温度为80c的三杯热水中， 过一段时间后（假设无热损失），温度最低的是投入 球的那杯水。（已知c铝c铁c 铜）。6 .同种材料组成的两个物体在下列情况下，放出的热量相等的是（）A.初温和末温都相等B.初温不等，降低的温度相等C.质量相等，降低的温度相等D.质量

23、相等，初温不等，末温相等7.质量相等、初温相同的铁块和铜块，（1）吸收相等的热量后再相互接触，那么（）（2）若它们放出相等的热量后的再相互接触，那么（）A.热从铜块传到铁块B.温度从铜块传到铁块C.热从铁块传到铜块D.不发生热传递8 . 一大杯热水的温度为 ti, 一小杯冷水的温度为 t2,混合后的温度为t,则()A. t= (ti+t2)/2B. t< (ti+t2)/2C. t= (ti12)/2D. t> (ti+t2)/29 .在标准大气压下，1kg20c的水吸收4.2X 105J的热量后，可能的温度是()A. 80 CB. 100 cC. 120 cD. 130 c10

24、.甲、乙两个物体，初温相同，甲的比热容大，乙的质量小，把它们同时放入同一个冰箱内冷却，经过一段时间()A.甲放出的热量多B.乙放出的热量多C.甲、乙两物体放出的热量一样多D.以上情况都有可能11 .甲、乙两球，吸收相同热量后，甲球可把热量传给乙球， 不可能发生的情况是()A.甲球质量较大，初温较低B.甲球质量较大，初温较高C.甲球质量较小，初温较高D.甲球质量较小，初温较低12 .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,A.末温一定（WjB.末温一定低C.温度变化可能较大D.温度变化一定较小13 . 5 c的冷水和热水混合后，得到 30 c的温水，若不计热损失，可以判断（）

25、A.混合前热水的热量不一定比冷水的热量多B.混合前热水的热量一定比冷水的热量多C.热水的质量不一定比冷水的质量多D.热水的质量一定比冷水的质量少14 .铁的比热容约为酒精比热容的1/5,取铁块质量为酒精质量的5倍，并使它们吸收相同的热量后，再把铁块放入酒精中，此后（）A.热从铁块传向酒精B.热从酒精传向铁块C.铁和酒精之间不发生热传递D.以上说法都有可能15 .甲、乙两物体的质量、温度都相同，比热容 c甲c乙，当两物体放出相等的热量后放在一 起，（）A.热量从甲传到乙B.热量从乙传到甲C.不发生热传递D.上述情况都有可能16 .质量相同的一块铝和一杯水，它们吸收了相等的热量后，把铝块投入水中，

26、那么（）A.热量由水传给铝块14B.热量由铝块传给水C.水和铝之间不发生热传递D.条件不足，无法判断17 .初温相同的a、b两球，它们的质量和比热容分别为ma、Ca、mb、Cb,吸收相等热量后,a球可把热量传给b球，则下列情况中不可能的是（A. ma>mb, Ca<CbB. ma<mb, Ca>CbC. ma<mb, Ca<CbD. ma>mb, Ca>Cb18 .甲、乙两物体质量相同，温度相同，把甲放入一杯热水中，平衡后，水温降低了tc；把甲拿出，设水量没有损失，也没有热量损失，再把乙投入水中，平衡后，水温降低了 t C ,则（）A.甲的比热容

27、大B.乙的比热容大C.甲、乙比热容一样大D.无法判断19 .把质量为m、温度为t的铜块放入一杯质量为1kg、温度为0c的水中，水的温度升高到t/5 ,若把质量为2G温度为t的铜块投入质量为1kg、温度为0c的水中（不考虑散热 和容器吸收的热）达到热平衡时，可使水的温度（）A.升高t/3B.升高2t/3C.升高2t/5D.升高t/520 .现有甲、乙、丙三种初温相同的液体，其中甲、乙为质量相等的不同液体，乙、丙为质量不等的同种液体。混1n.中若对这三种物体分别加热，则根据它们吸收的热量和升高的温度，在温度-热量图像上分别画出对应的甲、乙、丙三点，如图 16-2所示，则甲的比热容和质量跟丙的比热容

28、和质 量相比，应是()A.丙的比热容比甲的比热容大B.丙的比热容比甲的比热容小C.丙的质量比甲的质量大D.丙的质量比甲的质量小21 .质量为mi的铜质量热器盛着质量为m2的水，它们的共同温度为 to,现将一块质量为m3、温度为t (t<to)的铁块放入量热器水中，设铜、水、铁的比热容分别为Ci、C2、C3,求最后温度ti O22 .温度不同的两个物体相互接触后将发生热传递现象，当两物体达到热平衡状态时，它们 的温度相同。若不计热量的损失，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量。现 有三种不同的液体 A、B、C,它们的初温分别为 15C、25C、35 Co当A和B液体混合 并达到平衡状态，其平衡温度为21 C；当B和C液体混合并达到平衡状态时，其平衡温度为32Co求A和C液体混合到到平衡时的平衡温度。23 .质量相等的A和B两固体，它们的初温均为20C。把A和B同时放入盛有沸