12.3物质的比热容2

苏科版九年级上册第十二章《机械能和内能》12.3物质的比热容【知识梳理】一、探究不同物质的吸热能力【实验器材】铁架台、烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、石棉网、秒表【实验设计】（1）将质量相等的沙子和水分别装入规格相同的烧杯中;

（2）分别把装有沙子和水的烧杯放在石棉网上,用酒精灯加热并不断搅拌,使沙子和水受热均匀,每隔1min测量一次沙子和水的温度,一段时间后,撤去酒精灯,将数据记入下表;加热时间/min01234温度/℃沙子水【实验方法】①转换法将吸收热量的多少转化为加热时间的长短②控制变量法、a.控制相同的加热条件、沙子和水的质量相等b.控制升高相同的温度，比较加热的时间或控制加热时间相同，比较升高的温度【实验分析】质量相等的沙子和水升高相同的温度，沙子比水的加热时间少【实验结论】质量相等的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量多，水的吸热能力强，不同物质的吸热能力不同二、比热容（1）定义：物理学中，将物体温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高温度的比，叫做比热容。它在数值上等于单位质量的某种物质温度升高（或降低）1摄氏度所吸收（或放出）的热量。（2）符号：c（3）定义式：c物质的比热容；Q吸收或放出的热量；m某种物质的质量；Δt物质温度的变化量。（4）单位：J/(kg·℃)，读作焦每千克摄氏度。（5）物理意义：反映物质吸热能力的强弱和物质温度改变的难易程度。物质的吸热能力物质温度改变的难易程度具体说明比热容大表示吸热能力大，比热容小表示吸热能力小比热容大表示温度难改变，比热容小表示温度易改变解释相同质量的不同物质升高相同的温度，比热容越大，吸收的热量多；比热容越小，吸收的热量越少相同质量的不同物质吸收相同的热量，比热容越大，温度升高得越少；比热容越小，温度升高得越多（6）水的比热容大的特点在生活中的应用①水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(放出)的热量较多,因此,我们可以用水做冷却剂或用来取暖做冷却剂时,是让水吸收热量;用来取暖时,是让水放出热量②由于水的比热容较大,在吸收(或放出)一定热量时,相对其他物质,水的温度改变不多,水的这一特点在调节气候方面的表现非常明显夏天,太阳晒到海面上,海水吸收大量的热量,但温度升高得不多,所以人们住在海边并不觉得特别热;冬天,气温下降,海水由于温度降低而放出大量的热量,使沿海地区气温不会降得太低,所以住在海边的人不会觉得特别冷三、热量的计算公式：当吸热时；当放热时1.从公式可以看出，物体在吸热或放热的过程中，物体的质量越大、比热容越大、温度变化越大，物体吸收或放出的热量就越多。2.如果两个物体进行热传递时,没有热量损失,则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,即,这就是热平衡方程。【易错点】应用公式计算热量的注意事项1.在利用公式计算热量时,一定要明确公式中各物理量的单位和含义,尤其要区分温度的有关说法,如“升高(升高了)”、“降低(降低了)”指温度的变化量Δt，“升高到”、“降低到”指末温t末。2.公式适用于不发生物态变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算,如果过程中存在物态变化,不能直接使用这几个公式例如冰熔化为水需吸热,此时冰的温度(或冰水混合物的温度)没有变化,但需要从外界吸收热量【规律总结】对比热容的理解1.比热容和密度一样,也是物质的一种属性,在同一状态下同种物质的比热容与质量、温度、形状及吸收或放出热量的多少无关如一杯水和一滴水的比热容是相同的,10℃的水和90℃的水的比热容也是相同的。2.不同物质的比热容一般不同,如水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)和沙石的比热容c沙石=0.92×103J/(kg·℃)不同,不同物质的比热容也有可能相同,如煤油和冰的比热容相同,都是2.1×103J/(kg·℃)。3.同种物质在不同状态下比热容不同.如水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)和冰的比热容c冰=2.1×103J/(kg·℃)不同。4.一般情况下，液体的比热容比固体的比热容大【典例分析】1．（2022·江苏扬州·九年级期末）某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。（1）加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过__来判断的。（2）实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表，通过分析实验数据，能够得出的结论是：_____。（3）图乙是第1组同学绘制的“吸收热量时间”和“温度时间”图象，能正确描述该实验真实情况的图象是________（选填序号）。实验组别液体质量/g初温/℃末温/℃加热时间/min1水200254013.5煤油20025406.52水200254012煤油20025405.5（4）这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是_________。【答案】

加热时间

质量相同的水和煤油升高相同温度，吸收的热量不同（或质量相同的水和煤油升高相同温度，水吸热的热量多）

C

在相同时间内水和煤油吸收的热量相同【详解】(1)[1]实验中采用相同的加热装置，加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间来判断的。(2)[2]实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表，通过分析实验数据，水和煤油的质量、初温、末温相同，加热时间不同，根据可知：质量相同的水和煤油升高相同温度，吸收的热量不同，或质量相同的水和煤油升高相同温度，水吸热的热量多。(3)[3]图乙是第1组同学绘制的“吸收热量时间”和“温度时间”图象，相同时间下液体吸收的热量应该相同，根据可知可知温度与时间成线性变化关系，且由于水的比热容较大，加热相同时间即吸收相同热量时，温度升高较小，故C符合题意。(4)[4]这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，此时使用同一个加热装置，在相同时间内水和煤油吸收的热量相同。2．（2022·陕西西安·九年级期末）甲、乙两个物体的比热容之比为2∶1，若使它们升高相同的温度，吸收的热量之比为4∶3，则甲、乙两个物体的质量之比为（）A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．4∶1【答案】C【详解】甲、乙两个物体的质量之比故选C。3．（2022·江苏苏州·九年级月考）将一温度为20℃质量为4.2kg的铁块的温度升高到80℃，需要吸收______J的热量；然后将其放入一个装有温度为10℃质量为1.15kg的水的量热器中，最后水的温度将升高到______℃。[忽略量热器吸热，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，c铁＝0.46×103J/(kg·℃)]【答案】

1.1592×105

30【详解】[1]铁块需要吸收的热量[2]根据热平衡方程水吸收的热量等于铁块放出的热量，设最后水的温度将升高到t，则解得t=30℃，最后水的温度将升高到30℃。【思路小结】利用可通过热量、比热容、物质的质量、温度的变化量四个信息中知三求一计算。【精典训练】一、单选题1．（2022·江苏盐城·九年级期末）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（如图中箭头表示空气流动方向）合理的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】白天时，水和泥土吸收相同的热量，由于水的比热容比泥土大，水的温度升高慢，则此时陆地温度高于海水温度，陆地上方空气受热膨胀，向上运动，下方空气由海面空气补充，海面上层空气由陆地上升的空气补充，三者气体方向按照顺时针方向变化，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。2．（2022·山东临沂·九年级期末）将某种固态物质放入加热功率恒定的装置中加热，其温度随时间变化的关系如图所示。不计热量损失，关于该物质的判断，正确的是（）A．固态时是非晶体 B．在BC段内能不变C．在AB段比BC段吸热少 D．固态的比热容比液态的大【答案】C【解析】A．由图象知，该物质在熔化过程中温度保持80℃不变（即有一定的熔化温度），所以该物质在固态时是晶体，且熔点为80℃，故A错误；B．由图象可知，该物质在BC段是熔化过程，晶体熔化时，仍然不断吸收热量，温度不变，但内能增加，故B错误；C．由图象知，在AB段吸热3min，BC段吸热4min，用加热功率恒定的装置中加热，AB段比BC段吸热少，故C正确；D．由图象知，相同时间内此物质固态时升高的温度大于液态时升高的温度，由可知，当质量和吸收的热量都相同时，越大的比热容就越小，所以固态时的比热容比液态时小，故D错误。故选C。3．（2022·辽宁丹东·九年级期末）用相同电加热器分别同时对质量相等的甲和乙两种液体加热（不计热量损失），如图是甲和乙的温度随加热时间变化的图像。下列说法正确的是（）A．从吸热能力方面看，选择甲液体做冷却剂比乙液体效果好B．甲和乙升高相同的温度，乙液体吸收热量较多C．甲液体的比热容与乙液体的比热容之比是1∶2D．第5min时甲的温度高，说明甲吸收的热量更多【答案】B【解析】A．由图像可知，加热相同时间，吸收相同热量，乙的温度升高的慢，所以乙的比热容比较大，由Q＝cmΔt可知，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，所以乙液体更适合作冷却剂，故A错误；B．由图像可知，升高相同温度时，甲需要的时间较短，乙需要的时间较长，也就是甲需要的热量较少，乙液体吸收的热量较多，故B正确；C．由图像可知，加热4min时，吸收热量相同，甲的温度变化为Δt甲＝15℃，乙的温度变化为Δt乙＝5℃，由Q吸＝cmΔt得，，因Q吸、m均相同，比热容与升高的温度成反比，则c甲∶c乙＝Δt乙∶Δt甲＝5℃∶15℃＝1∶3故C错误；D．用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热时，在相同的时间5min内电热器产生的热量相等，不计热量损失，则甲、乙吸收的热量相等，故D错误。故选B。4．（2022·四川成都·九年级期末）用两只相同的电加热器，分别给两种液体加热，图为两种液体的温度随时间变化的图线。已知ρ甲:ρ乙=4:3，加热的效率都是90%。下列判断正确的是（）A．0~10min，两加热器释放热量之比Q甲:Q乙=4:3B．0~10min，两种液体吸收热量之比Q甲:Q乙=3:2C．两种液体质量相同时，比热容之比c甲:c乙=3:2D．两种液体体积相同时，比热容之比c甲:c乙=1:2【答案】D【解析】A．0~10min，用两只相同的电加热器，分别给两种液体加热，相同时间放出热量相等，故A错误；B．根据A中解释，已知0~10min，电加热器放出热量相等，又因加热的效率都是90%，故液体吸收热量也相等，故B错误；C．两种液体质量相同时，0~10min两种液体吸收热量之比由图知，升高的温度之比由可得比热容之比故C错误；D．两种液体体积相同时，由m=ρV，则两种液体的质量之比两种液体吸收热量之比Q甲:Q乙=1:1，由图知，升高的温度之比3:2，由可得比热容之比：故D正确。故选D。5．（2022·四川成都·九年级期末）下列做法没有利用物质比热容性质的是（）A．用干净的沙子炒制花生等干果 B．种植花草树木能有效改善气候C．傍晚，在春播秧田里灌水保温 D．发烧时，用湿毛巾给头部降温【答案】D【解析】A．花生、栗子等干果常常用干净的沙子来炒制，是为了使花生、栗子受热均匀，同时利用沙子的比热容较小特性，吸收相同的热量，沙子温度升高的多，故A不符合题意；B．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，故B不符合题意；C．傍晚，在春播秧田里灌水，因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，秧苗不会被冻坏，故C不符合题意；D．发烧时，用湿毛巾给头部降温，利用的是蒸发吸热，故D符合题意。故选D。6．（2022·上海杨浦·八年级期末）甲、乙两个初温相同、质量不同（m甲<m乙）的铜球，当它们吸收相同热量后，下列说法正确的是（）A．铜球甲的末温高 B．铜球乙的末温高C．铜球甲的比热容大 D．铜球乙的比热容大【答案】A【解析】AB．甲、乙两个初温相同、质量不同（m甲<m乙）的铜球，当它们吸收相同热量后，由可知，铜球甲的温度变化量大于铜球乙的温度变化量，所以铜球甲的末温高。故A正确，B错误；CD．比热容是物质的一种特性，甲、乙两球均为铜球，比热容相同。故CD错误。故选A。二、填空题7．（2022·广西百色·九年级期末）图是某沿海城市和内陆城市在同一天的气温变化曲线，内陆城市气温变化对应的曲线是_____（选填“A”或“B”），这是由于沙石的比热容_____（选填“大于”或“小于”）水的比热容，吸收相同热量后砂石的温度变化较_____（选填“大”或“小”）。【答案】

A

小于

大【解析】[1][2][3]根据可知，质量相同的沙石和水，因沙石的比热容小于水的比热容，因此吸收相同热量后沙石温度变化较大，因此曲线A是内陆城市一天气温变化所对应的曲线，B是沿海城市一天气温变化所对应的曲线。8．（2022·上海杨浦·八年级期末）汽车发动机通常采用水或水溶液作冷却剂，是因为在常见物质中水的比热容比较______。相同质量的水和沙石，温度均升高10℃，水吸收热量较______。当0.2千克的冰全部熔化成水时，水的质量为_____千克。【答案】

大

多

0.2【解析】[1]水的比热容较大，吸热或放热能力强，单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量多，因此汽车发动机通常采用水或水溶液作冷却剂。[2]水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，大于砂石的比热容，相同质量的情况下，温度均升高10℃，由Q=cmΔt可知，水吸收的热量比较多。[3]质量是物体本身的一种属性，它不随物体的形状、状态、位置和温度的改变而改变。当0.2千克的冰全部熔化成水时，物态发生了变化，但水的质量不变，仍为0.2kg。9．（2022·广西河池·中考真题）已知水的比热容，把2kg的水从加热到需要吸收的热量为________J；在高山上煮饭，很难煮熟，这是因为高山上________低，水的沸点低。【答案】

气压【解析】[1]把2kg的水从加热到需要吸收的热量为[2]在高山上煮饭，很难煮熟，这是因为海拔越高，气压越低，水的沸点随着气压的降低而降低。10．（2022·湖南益阳·中考真题）烈日炎炎的夏季，白天沙滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽，主要是因为水的比热容比沙子的比热容___________。的砂石，温度升高10℃，需要吸收的热量为___________J。（）【答案】

大

【解析】[1]烈日炎炎的夏季，海水和沙子同时接受阳光的照射，在相同时间内，吸收到的热量是相同的，因为海水的比热容大，在质量相同的情况下，海水上升的温度比沙子小，所以沙滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽。[2]砂石需要吸收的热量11．（2022·湖南长沙·九年级10月月考）有一个质量为，温度为的铁球，投入到一个标准大气压下的沸水中加热较长时间直到不发生热传递，然后将铁球取出，放入装有质量是2.3kg，初温是48℃水的容器中，直到它们达到热平衡，忽略热量损失，则铁球在沸水中吸收的热量是________；铁球和容器中的水热平衡时温度是________，已知：，。【答案】

9.2×104

58【解析】[1]根据吸热公式得，铁球在沸水中吸收的热量为[2]将铁球取出，放入装有质量是2.3kg，初温是48℃水的容器中，直到它们达到热平衡，忽略热量损失，则水吸收的热量等于铁球放出的热量，假设达到热平衡时的温度为t2，则代入数据得解得，t2=58℃。三、实验题12．（2022·陕西咸阳·九年级期