13.3 比热容（解析版）

13.3比热容（解析版）一、课程标准要求：知道比热容的物理意义、定义、单位；知道比热容是物质的一种属性，知道水的比热容的数值及其特点，根据比热容的定义总结出热量的计算公示。二、知识梳理1.比较不同物质吸热的情况：①使质量相同的不同物质升高相同的温度，看加热时间的长短，加热时间长的吸热能力强；②将质量相同的不同物质加热相同的时间，看升高温度的多少，升高温度少的吸热能力强。2.比热容：①物理意义：表示不同物质的吸热能力；②定义：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；③单位：焦每千克摄氏度，符号“J/(kg·℃)”④注意事项：比热容是用比值定义法定义的物理量；比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容；比热容不随吸收或放出热量的多少、质量、温度升高（或降低）等而改变，但是状态改变，其比热容会改变。3.热量的计算①吸收热量：Q吸=cm△t=cm（t-t0）；②放出热量：Q放=cm△t=cm（t0-t）。4.初温、末温的计算①已知初温求末温：先由求出物体升高（或降低）的温度，再由t=t0+△t（或t=t0-△t）来求末温；②已知末温求初温：先由求出物体升高（或降低）的温度，再由t0=t-△t（或t0=t+△t）来求初温。三、题目辨析易错点辨识一：比热容是物质特有的一种物理属性，只跟物质的种类、状态有关。比热容表示物体吸热能力的强弱，吸收相同的热量，温度变化大，比热容小，吸热能力弱；温度升高相同高度，吸收热量多，比热容大，吸热能力强。1、下列做法没有利用物质比热容的是（）A、农业生产中需要配置特定比例的盐水选种B、大面积种植花草树木，能有效地改善气候C、工厂里的冷却塔大多采用水作为冷却介质D、花生栗子等干果常常用干净的沙子来炒制【答案】A【解析】农业生产中配制盐水选种，利用ρ液与ρ物的关系，来实现种子在盐水中处于不同的状态，从而选出饱满的种子；大面积种植花草树木，可以减少水土流失，因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度变化量小，所以种植花草树木，能够改善土壤的含水量，能有效的改善气候；因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以工厂里的冷却塔用水作冷却介质；炒板栗时常常用干净的沙子来炒制，是为了使板栗受热均匀，没有利用水的比热容较大特性；故选A。2、依据表格中的数据，下列说法正确的是（）物质比热容c/【J/(kg·°C)-1】水4.2×103煤油2.1×103砂石约0.92×103A、一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小B、水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多C、水的比热容表示水的温度升高1°C吸收的热量是4.2×103JD、质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多【答案】D【解析】比热容是物质特有的一种物理属性，只跟物质的种类、状态有关，所以一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容不变；根据Q=cm△t可知，相同质量的水和沙石放出相等热量，由于沙石的比热容比水小，则沙石的温度降低得较多；水的比热容表示的是1kg的水温度升高（或降低）1°C时吸收（或放出）的热量是4.2×103J；根据据Q=cm△t可知，相同质量的水和煤油吸收相等热量，由于煤油的比热容比水小，则沙石的温度升高得较多；故选D。3、为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点，小明做了如下实验，将盛有30℃冷水的小烧杯放入盛有70℃热水的大烧杯中，分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图像。下列说法错误的是（）A、热水和冷水到达同一温度的时间是相同的B、热水温度下降比冷水温度升高得快C、热水放出的热量等于冷水吸收的热量D、热水的质量可能小于冷水的质量【答案】C【解析】由图可知，400s时，热水和冷水到达同一温度40℃，所以热水和冷水到达同一温度的时间是相同的；400s内，热水温度由70℃下降到40℃，下降30℃，冷水30℃上升到40℃，上升10℃，热水温度下降比冷水温度升高得快；冷水和热水的质量未知，由Q=cmΔt可知热水放出的热量不一定等于冷水吸收的热量；由题可知，冷水和热水的质量未知，热水的质量可能小于冷水的质量；故选C。4、夏日晴朗的白天，在太阳光照射下，某海边城市陆地与海面之间空气流动示意图（图中箭头表示空气流动方向）合理的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】由因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，白天，太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量，海水温度上升慢；陆地吸热后，温度上升快，热空气上升，空气从海洋吹向陆地，形成海风，高空的空气从陆地吹向海洋，故选A。5、水的比热容大，下列做法不是利用这一特点的是（）A、炎热的夏天在室内地上洒水感到凉爽B、用水做内燃机的冷却液C、在城市里修建人工湖除了美化环境外，还能调节周围的气候D、供暖系统使用水循环供暖【答案】A【解析】水的比热容较大，等质量的水与其他物质吸收或放出相同的热量，水的温度变化较小，用水做内燃机的冷却液，在城市里修建人工湖除了美化环境外、还能调节周围的气候、供暖系统使用水循环供暖都是利用水的比热容大这一特点；炎热的夏天在室内地上洒水感到凉爽是利用水蒸发吸热的特点；故选A。6、水的比热容大于酒精的比热容。下列说法中正确的是（）A、升高相同温度的水和酒精，吸热多的质量一定大B、初温相同的水和酒精吸收相等的热量，水的末温一定低C、质量相等的水和酒精放出相等的热量，水降低的温度一定少D、放出相等热量的水和酒精降低相同的温度，水的质量一定大【答案】C【解析】由吸热公式Q吸=cm△t可知，升高的温度相同，水的比热容比酒精的大，吸热多的质量不一定大，；初温相同的水和酒精吸收相等的热量，但不知道质量的大小关系，水的末温不一定低；水的比热容比酒精的大，质量相等的水和酒精放出相等的热量，水降低的温度少；放出相等热量的水和酒精降低相同的温度，水的比热容比酒精的大，水的质量不一定大；故选C。易错点辨识二：热传递过程中吸收（放出）热量的计算，注意比较温度变化的规律。温度“升高了”表示温度变化量，即△t；温度“升高到”表示温度升高到的末温，即t。1、用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3min时各记录一次温度,如下表所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3，C水=4.2×103J/(kg.℃),ρ油=0.8×103kg/m3,加热的效率都为90%,油的末温没有达到它的沸点。下列说法正确的是()加热时间(min)03水的温度(℃)1828油的温度(℃)1843A、这种油的比热容为1.68×103J/(kg.℃)B、这种油的比热容为2.1×103J/(kg.℃)C、因为这种油的密度比水小，所以它的比热容比水小D、加热效率没有达到100%，是因为电加热器没有把电能全部转化为内能【答案】B【解析】利用公式Q=cm△t，加热时间相同等价于吸收相同热量，可列等式Q水=Q油。由Q水=Q油得c水ρ水V△t水=c油ρ油V△t油即密度、比热容是两个不同的物理量；加热效率没有达到100%，是因为把电能转化为的内能没有全部被吸收；故选B。2、比热容是2.44×103J/(kg0C)的酒精和水（4.19×103J/(kg0C)）均匀混合后，比热容变成了2.94×103J/(kg0C)，则混合液中酒精和水质量之比是（）A、5：2B、2：5C、29：35D、29：50【答案】B【解析】设酒精、水的质量分别为m1、m2，升高温度△t，则酒精溶液吸收的热量等于水吸收的热量加上酒精吸收的热量，知道溶液的比热容，可求酒精和水的质量关系。混合液温度升高△t吸收的热量：Q总=c液m液△t=c液（m1+m2）△t，酒精吸收的热量：Q酒=c酒m1△t，水吸收的热量：Q水=c水m2△t，则Q总=Q水+Q酒，c液（m1+m2）△t=c酒m1△t+c水m2△t，（c液-c酒）m1=（c水-c液）m2，m1：m2=（c水-c液）：（c液-c酒）=[4.19J/(kg0C)-2.94J/(kg0C)]：[2.94J/(kg0C)-2.44J/(kg0C)]=5：2；故选A。3、利用水的比热容较(选填“大”或“小”)的特性，汽车发动机冷却通常选用水作冷却液，1kg的水从200C加热到900C，水吸收的热量为J。[C水=4.2x103J/(kg0C)]【答案】大；2.94×105【解析】本题考查比热容和热量的计算。汽车发动机冷却通常选用水作冷却液，是利用水的比热容较大的特性；水吸收的热量为：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103×1×（90-20）=2.94×105J；故答案是：大；2.94×105。4、小明在燃气灶上煲汤，将质量为2kg、初始温度为20℃的汤，升高了80℃，汤吸收了J的热量，这是通过方式来改变汤的内能。[汤的比热容为4×103J/（kg•℃）]【答案】6.4×105；热传递【解析】（1）汤吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4×103J/（kg•℃）×2kg×80℃＝6.4×105J；（2）在燃气灶上煲汤时，汤吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递来改变汤的内能。故答案为：6.4×105；热传递。5、有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是2g，它的温度降低到20℃，求放出多少焦耳的热量？如果这些热量全被一壶780克的水吸收，求水上升的温度为多少？【答案】717.6J；0.22℃【解析】（1）铁钉放出的热量：Q吸=c铁m铁（t0-t）=0.46×103J/（kg·℃）×2×10-3kg×（800℃-20℃）=717.6J（2）水吸收的热量：Q吸=Q放=717.6J，水上升的温度：答：铁钉放出717.6焦耳的热量，水上升的温度约为0.22℃。易错点辨识三：探究”不同物质的温度变化与吸热关系”实验中，注意实验中控制变量法的具体使用，确定实验过程中的不变量，如相同质量、吸收相同热量，加热时间的长短等，再根据实验结果整体转换思路后判定对应物质吸热能力的强弱，如温度升高的情况，物体吸收热量的多少，加热时间的长短等，最后得出实验结论。1、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。（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。【答案】39；乙；甲；3：2【解析】（1）图B中，温度计分度值为1℃，示数为39℃；（2）分析图C可知，吸收相同热量，即加热相同时间，如下所示，乙液体升温更高；根据比较吸热能力的第2种方法，甲的吸热能力强，比热容大，根据Q＝cm△t，相同的质量甲乙两种物质，升高相同的温度，甲吸热多，冷却效果好，甲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℃，升高的温度分别为：20℃和15℃，吸收热量之比为2：1，根据c＝Q/m△t，则甲、乙液体的比热容之比为：c甲：c乙=Q甲/m△t甲：Q乙/m△t乙＝＝3：2；故答案为：39；乙；甲；3：2。2、如图甲是小东探究“不同物质吸热规律”的实验装置：（1）两个相同的烧杯中装有相同且初温相同的水和煤油，用相同的酒精灯对它们加热。（2）根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象（见图乙）。由图乙可知，杯中的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量（填“相同”或“不相同”），计算出煤油的比热容是J/（kg•℃）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【答案】质量；不相同；2.1×103J/（kg•℃）【解析】（1）探究不同物质的吸热规律，需要控制不同物质的质量、初温、加热方法都相同，故答案为质量相同；（2）观察图乙，在