第16讲比热容

1、第16讲比热容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 t3 .比热容的单位比热容的单位是一个组

2、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;

3、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t 2.( 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t 1， 待测金属块的初温为t 2=100，混合后温度为t2。由热平衡方程式 Q吸=Q放。可得cm(t i-t 2)+c 水m水(t2-t i ) = c 金 m金(to-t 2)c 金=(cm+c 水 m水)(t 2-t 1) /m 金(t o-t 2)16.2 难

4、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

5、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

6、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。JL - 1虞量.（陋钳瀛京m 升冏的湿度锻他的热量.一，仅蟠101155水0.050,_J_ww

7、 :2100工0. 1010为k W*05IZ1755251煤得10.05蛭nW网13踵谪11请根据表16-1中所提供的数据进行分析:（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

8、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

9、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1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1 吸收的热量。通过计算可知，第7列的数据分别

10、是4.2*10 3J/ （ Kg . ） 、2.2 *10 3J/（Kg .）、4.2*10 3J/（Kg . ）、 2.1*10 3J/（ Kg . ）、 2.1*10 3J/（ Kg . ）、2.3 *10 3J/（Kg .）。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 1吸收的热量。16.3.2 用热量计算公式解题例 2 有甲乙

11、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11，把甲球取出，再把乙球放入杯中，热平衡后，水温又降低了11，则两球比热容的大小关系是（）A c 甲 >c 乙B c 甲 =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 ?>At乙，根据c甲m 甲A甲二c乙m乙At乙，有c甲<c乙.故甲球比热容较小。16.3.3 用热平衡方程解题例 3 将 11的冷水鱼66的热水混合成550kg， 36的温水，在混合过程中有1

12、6.3.4 0 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，在热量的计算中有着极其重要的作用。【解析】因 Q吸+ Q损=Q放，则c水m*25C+Q损=c水n2*30 C ,而m+m2=550kg ,由以上 两式即可求得：m1=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5，再加以勺同样的温水，温度又上升了3。问：（ 1 ）继续再加7 勺同样的温水，则

13、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，温度又上升了3理解为“连加两勺同样的水，温度上升了8”【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 =20，即温水与冷水的温度相差20。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 t= 9m （ t-

14、t 冷 - t ）可得： t=15 C,则4 t' = t-8 C=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20，则最终量热器中的水温度将升高20。【答案】7C, 20c16.4强他训境1.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7 .表16-2为某同学根据中央电视

15、台天气预报栏目记录的上海和兰州两地某年日到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 。*16-2"""'上*一一一 1" 1最帝很慢狂£S月3 H墨世融座-15月4日用弧度L 二25120TC1ST：二 一-13TCdUsfB日1ME.沮也118 .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，吸收相同的热量后（）A.两金属块温度相等B.比热

16、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.物体吸收热量。质量m以及温度

17、变化 t均无关13. 甲、乙两杯质量相同、温度分别是60和50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（）热量由水传给铝块A.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（）2A. 8X10 J3B. 8X10 J4C. 8X10 J5D. 8X10 J17. 两个质量不同的金属快，放出相同热量，

18、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

19、热一段时间。先取出甲投入一杯冷水里，当达到热平衡后，水温又升高20。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。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t 3的温水，若不计热量损失，冷水和热水的质量比应为()A. (t 2t1)/t1B. (t 3t2)/ (t 3t 1)C. (t 2t3)/ (t 3t 1)D. t3/( t2 t1)22 .把加热到100c的某铁块投入 m克20c的水中，混合温度为40C；把加

20、热到100c的该铁块投入 m克20c的水中，混合温度为60C；如果把同样加热到100 c的该铁块投入(m+m)克20c的水中，混合温度为()A. 50B. 48C. 36 D. 32 23 . 在质量是0.5kg 的铝壶里装了2kg 的水，把这壶水从20加热到100，求：( 1)水吸收的热量c 水=4.2 X103J/ (kg C) ； (2)铝壶吸收的热量c 铝=0.9 x 103J/ (kg C)。1. 质量为m的物体，温度从t0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

21、4:3 ，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15，则铅块升高了 。4. 质量为m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80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

22、温度相等C. 质量相等，降低的温度相等D. 质量相等，初温不等，末温相等7. 质量相等、初温相同的铁块和铜块，A. 1）吸收相等的热量后再相互接触，那么（）B. 2）若它们放出相等的热量后的再相互接触，那么（）C. 热从铜块传到铁块D. 温度从铜块传到铁块E. 热从铁块传到铜块F. 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12,混合后的温度为八则（）A. t= （ t 1+t 2） /2B. t< （ t 1+t 2） /2C. t= （ t 1 t 2） /2D. t> （ t1+t 2） /29. 在标准大气压下，1kg20c的水吸收4.2 X 105J

23、的热量后，可能的温度是（）A. 80B. 100C. 120D. 13010. 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. 末温一定高B. 末温一定低C. 温度变化可能较大D.

24、 温度变化一定较小13. 5的冷水和热水混合后，得到30的温水，若不计热损失，可以判断（）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

25、. 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，那么 （）A. 热量由水传给铝块B. 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mv ca、m» cb,吸收相等热量后,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

26、甲放入一杯热水中，平衡后，水温降低了t ；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 ，则（）A. 甲的比热容大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 0的水中，水的温度升高到t/5 ,若把质量为2ml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

27、。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m的铜质量热器盛着质量为m2的水，它们的共同温度为t%现将一块质量为m3、温度为t (t<t 0)的铁块放入量热器水中，设铜、水、铁的比热容分别为C1、C2、C3,求最后温度t 1 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

28、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同时放入盛有沸水的大锅炉内后，它们分别以每克每秒12.6焦和每克每秒42焦的吸热速度吸收热量。已知 A和B的比热容分别为 2.1 X103J/ (kg C)和3.36 X 103J/ (kg C),且在吸热过程中，A和B两个物体均未发生物态变化，10s后，求：(1) A物体的温度和它每克吸收的热量；(2) B物体的温度和它每克吸收的热量。24.已知冰的比热容为 2.1 X103J/ (kg K),冰的熔化热为 3.36 x 105J/kg ,水的比热容为4.2 X103J/ (kg K)。把质量为10g、温度为0c的冰和质量为 200g、温度为100c的金属块同时投入质量为100g、 温度为20的水中，当它们达到热平衡时，它们的共同温度为 30。若不计热量损失，求金属块的比热容。25. 将一勺热水倒入盛有一些冷水的保温容器内，使得冷水温度升高5。然后又向保温容器内倒入一勺热水，水的温度又上升了3。如果再连续倒入10 勺同样的热水，则