132科学探究物质的比热容2

沪科版九年级第十三章《内能与热机》13.2科学探究：物质的比热容【知识梳理】一、探究物质吸热规律实验1.实验思路：①加热相同质量的水和煤油，加热相同时间（使它们吸收相同的热量），比较升高的温度；②加热相同质量的水和煤油，使它们升高相同的温度，比较加热所用的时间（比较吸收的热量）。2.实验方法①控制变量法：液体质量、初温和加热器规格都完全相同。加热器规格相同——相同时间放出的热量相同——相同时间内两种物质吸收的热量相同。②转换法：加热相同时间，升高的温度越多，吸热能力越弱；升高相同的温度，加热时间越长，吸热能力越强。3.实验结论：水的吸热能力比煤油吸热能力强。二、比热容基本概念1．定义：一定质量的一物质，在温度升高（或降低）时，所吸收（或放出）的热量与该物质的质量和升高（或降低）的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c表示。其单位是焦耳每千克每摄氏度[J/(kg·℃)]。2．对比热容的理解（1）实质：表示吸热（放热）本领的强弱比热容越大，吸热（放热）本领越强，自身温度变化越小比热容越小，吸热（放热）本领越弱，自身温度变化越大（2）比热容只取决于物质本身，它反映了物质吸热（放热）的本领，与物质的质量、温度、吸收（放出）的热量无关。它只与物质的种类，状态有关。3.公式QUOTEc=Qm?tc=Qm（t（其中△表示“变化量”，QUOTE?t△t表示过程中温度的变化量）三、比热容的计算（1）简单计算在平时的计算中，物质的比热容一般是已知量，要求我们通过物质的比热容去求吸收（放出）的热量、升高（降低）的温度、初温（末温）或者物质的质量。公式变形如下：吸热时QUOTE（QUOTE）放热时QUOTE（QUOTE）QUOTE?t=Qcm△t=Qcm根据QUOTE?t?t可求初温或者末温。QUOTEm=Qc?tm=Qc△t四、比热容知识的应用1.水的比热容大：并不是所有物质中水的比热容是最大的，而是在我们日常生活中接触到的物质中水的比热容大。利用水的这一特性，通常用它来作冷却剂，培育水稻。2.海陆风由于海面与陆地比热容不同，白天在相同光照情况下陆地温度高，海面温度低，陆地热空气上升，海风由大海吹向陆地；夜晚散热时海面温度降低较少，陆地温度降低较多，海面温度高，热空气上升，风由陆地吹向海面。3.沙漠地区温差大沙漠地区比热容小，白天有阳光照射温度高，夜晚散热温度低。（早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜）【易错点】根据QUOTE?t=Qcm△t=Qcm可求初温或者末温。在求液体升高的温度时要注意液体是否达到沸点，例如水在标准大气压下的沸点是100℃【规律总结】（1）由热量的计算公式可知，物体温度改变时吸收或放出的热量只由物质的比热容、物体的质量和物体温度的变化量这三个因素决定，而与物体的初温、末温的高低无关。（2）应用热量公式时，对有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱用。“升高”“升高了”和“降低”“降低了”均指的是温度的改变量；而“升高到”和“降低到”则指的是物体的末温。（3）虽然我们可以用来计算物质的比热容，但这仅是一个比值关系，并不代表比热容是由热量、质量和变化的温度来决定。比热容的大小与物体的质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少没有关系。不同物质的比热容一般不同。比热容是由物质的种类及状态决定的。【典例分析】（2022·湖北宜昌·中考真题）小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2kg的水和0.3kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在16min内吸收的热量为______J，另一种液体的比热容为______J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]【答案】

2.52×104

1.4×103【解析】[1]由图像可知，水的初温是10℃，16min时的末温是40℃，则水在16min内吸收的热量为Q水吸=c水m水(t水t0水)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(40℃10℃)=2.52×104J[2]水16min吸收的热量是2.52×104J，所以水8min吸收的热量为由于是用相同的电加热器加热，所以水和另一种液体在相同的时间内吸收的热量是相同的，即另一种液体8min吸收的热量也为1.26×104J。由图像可知，另一种液体从开始加热到第8min温度从20℃升高到50℃，根据公式Q水吸=c水m水(t水t0水)可知，另一种液体的比热容为【思路小结】解答比热容类计算题，要仔细分析题目中已知了哪些物理量，要求什么物理量，然后选择合适的公式求解，在计算过程中还要特别要注意质量单位。【夺冠训练】一、单选题1．（2022·湖北恩施·中考真题）夏季，混凝土护栏被太阳晒得很热，池塘中太阳下的水却不很热，主要原因是（）【】A．水不吸热 B．混凝土初温高 C．水的比热容大 D．混凝土放热【答案】C【解析】根据可知，质量相等的水和混凝土，太阳照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小，因此水的温度比混凝土低，所以太阳下的混凝土热得烫脚，而旁边池塘里的水却不怎么热，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。2．（2022·安徽宣城·九年级期末）下列事例与“水的比热容大”无关的是（）A．生物体内水的比例很高，免受温度骤变损害B．北方冬天室内“暖气”用水作为介质取暖C．发现人中暑时，常在额头上擦冷水降温D．汽车发动机用水作冷却液【答案】C【解析】A．因为水的比热容较大，在吸收或放出的热量相同时，水的温度变化小，所以生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害，故A正确，不符合题意；B．因为水的比热容较大，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，取暖效果好，所以北方楼房中的“暖气”用水作为介质取暖，故B正确，不符合题意；C．发现人中暑时，常在额头上擦冷水降温，利用了水汽化吸热，故C错误，符合题意；D．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，所以汽车发动机用水作冷却液，故D正确，不符合题意。故选C。3．（2022·安徽宣城·九年级期末）初温相同，质量相等的水和煤油（c煤油＜c水），用功率相同的电加热器加热相同时间后，以下说法正确的是（）A．水吸收的热量多 B．煤油吸收的热量多C．水的末温高 D．煤油的末温高【答案】D【解析】AB．用功率相同的电加热器加热相同时间后，水和煤油吸收相同的热量，故AB错误；CD．质量相同的水和煤油，因为水的比热容大于煤油的比热容，吸收相同的热量后，由可知，水的温度升高的少，煤油的温度升高的多；已知水和煤油的初温度相同，所以煤油的末温度高，故C错误，D正确。故选D。4．（2022·上海市延安初级中学八年级期中）甲、乙两个物体吸收相同热量后，甲升高的温度比乙多，以下判断中正确的是（）A．若m甲＝m乙，则c甲＜c乙 B．若m甲＝m乙，则c甲＞c乙C．若m甲＞m乙，则c甲＝c乙 D．若m甲＞m乙，则c甲＞c乙【答案】A【解析】由热量的计算公式Q=cmΔt可得：甲吸收的热量Q甲=c甲m甲Δt甲，乙吸收的热量Q乙=c乙m乙Δt乙，由Q甲=Q乙可知c甲m甲Δt甲=c乙m乙Δt乙由题意知Δt甲＞Δt乙；故c甲m甲＜c乙m乙若m甲＝m乙，则c甲＜c乙；若m甲＞m乙，则c甲＜c乙。故BCD错误，A正确。故选A。5．（2022·山东济南·中考真题）炎炎夏日，小梅来到美丽的海滨城市青岛。她发现，在这里白天的风常常从海面吹向陆地，而每到夜晚风却从陆地吹向海面。她利用学过的物理知识进行分析，并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图，如图所示。形成这一现象的主要原因是（）A．海水的密度小于砂石的密度 B．海水的密度大于砂石的密度C．海水的比热容小于砂石的比热容 D．海水的比热容大于砂石的比热容【答案】D【解析】质量相同的水和沙吸收相同的热量，水的温度变化低于沙石的温度变化，是因为水的比热容大于沙石的比热容；在相同的日晒情况下，沙石上方的空气温度会升得较快，其密度也变得较小而上升，海面上温度较低密度较大的空气会补充过来，从而形成海面吹向陆地的风，而晚上，沙石上方的空气温度下降得较快，其密度也变得较大而下降，海面上温度下降慢且温度较高、密度较小、空气上升，陆地的空气会补充过来，从而形成陆地吹向海面的风，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。6．（2022·广东·珠海市第九中学一模）同学们根据下表提供的几种物质的比热容得出下列四个结论，其中正确的是（）物质水酒精煤油冰水银铜铝沙石比热容c/[×103J/(kg⋅℃)]4.22.42.12.10.140.390.880.92A．液体的比热容一定比固体的大B．同一物质发生物态变化后，比热容不变C．汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大D．质量相等的铝块和铜块，吸收相同的热量铜块升温快，所以铜块比热容大【答案】C【解析】A．由表格可知，液体水银的比热容小于固体铜的比热容，所以液体的比热容不一定比固体的大，故A错误；B．水和冰属于同种物质的两个状态，比热容不同，所以同种物质发生物态变化后，比热容发生改变，故B错误；C．水的比热容较大，有利于温度的调节，与质量相同的其它物质相比，吸收相同热量时，水升温较慢，所以汽车发动机常用水来冷却，故C正确；D．由Q吸=cm∆t可知，在Q、m相同的情况下，c越小，则∆t越大，即铜升温快，其比热容小，故D错误。故选C。7．（2022·上海八年级期中）甲乙两球质量相等，甲吸收的热量大于乙吸收的热量，有关甲、乙两球的比热容和温度变化关系，小明认为：如果甲的比热容大于乙，则甲升高的温度可能小于乙；小华认为：如果甲的比热容小于乙，则甲升高的温度一定大于乙。下列说法正确的是（）A．两人的观点均正确 B．两人的观点均不正确C．只有小明的观点正确 D．只有小华的观点是正确的【答案】A【解析】由题可知，甲乙两球质量相等，即m甲=m乙；甲吸收的热量大于乙吸收的热量，即Q甲>Q乙。由Q=cmΔt可得c甲m甲Δt甲>c乙m乙Δt乙①如果甲的比热容大于乙，即c甲>c乙，由①式可知，可能有Δt甲>Δt乙，也可能是Δt甲<Δt乙。即如果甲的比热容大于乙，则甲升高的温度可能小于乙，也可能大于乙，所以小明的观点是正确的。如果甲的比热容小于乙，即c甲<c乙，由①式可知，Δt甲>Δt乙。即如果甲的比热容小于乙，则甲升高的温度一定大于乙。所以小华的观点也是正确的。故A正确，BCD错误。故选A。8．（2022·湖南永州·九年级期末）甲、乙两金属球质量之比是5﹕3，吸收相同热量后，升高的温度之比是1﹕5，则它们的比热容之比是（）A．1﹕3 B．3﹕1 C．25﹕3 D．3﹕25【答案】B【解析】已知m甲﹕m乙＝5﹕3，∆t甲﹕∆t乙＝1﹕5，Q吸甲＝Q吸乙，由Q吸＝cm∆t可得故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。9．（2022·上海市张江八年级期末）将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃。如果继续向容器中倒入5杯同样的热水，则容器中的水温会升高（不计热量损失）（）A．14℃ B．12℃ C．9℃ D．4℃【答案】B【解析】设热水和冷水的温度差为t，因为质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了10℃，根据可知，所以又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水，水温又上升了6℃，根据可知，即联立可得：，。再向容器内倒入同样5杯热水，则由热平衡方程可知解得：。则容器中的水温会升高12℃，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。二、填空题10．冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)，其物理意义是______；若将2kg冰切掉一半，则剩下的冰的比热容是______J/(kg·℃)；冰化水后它的比热容将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】

1kg的冰升高或降低1℃吸收或放出2.1×103的热量

2.1×103

变大【解析】[1]一定质量的某种物质，在温度升高（降低）时吸收（放出）的热量与它的质量和升高（降低）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)，其物理意义是1kg的冰升高或降低1℃吸收或放出2.1×103的热量。[2]比热容是物质的一种特性，若将2kg冰切掉一半，剩余的冰的比热容是不变的，仍为2.1×103J/(kg·℃)。[3]水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，冰化水后它的比热容将变大。11．（2022·湖南·长沙三模）在“探究物质的吸热能力”的实验中：两只烧杯中盛有等质量的水和油，用相同的电加热器加热，使水和煤油都升高10℃，则_________被加热的时间较长，说明它吸收热量较_________。【答案】

水

多【解析】[1][2]两只烧杯中盛有等质量的水和油，用相同的电加热器加热，使水和煤油都升高10℃，由于水的比热容比煤油的比热容大，所以相同质量水和煤油，升高相同的温度，水需要吸收的热量比煤油吸收的热量多，故水被加热时间更长。12．（2022·黑龙江齐齐哈尔·九年级期末）烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽，这是因为水的比热容比沙子的比热容_____，在_____相同的前提下，升高的温度值比较小。【答案】

大

吸收的热量【解析】[1][2]烈日炎炎的夏季，水和沙土同时接受阳光的照射，在相同时间内，物质吸收的热量是相同的，因为水的比热容大，水的温度升高的慢，所以人站在水中感到凉爽，而在沙土中却感到烫脚。13．（2022·黑龙江·中考真题）两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体，使用相同的热源为其加热，液体温度与加热时间的关系如图所示，若甲、乙两液体吸收相同的热量，则__________液体升高的温度较多；两者比较，__________液体更适合作汽车的冷却剂。【答案】

甲

乙【解析】[1]由图像可知，甲、乙两液体吸收相同的热量，即加热相同的时间，甲升高的温度较多。[2]由图像可知，甲、乙两液体升高相同的温度，乙需要吸收更多的热量，说明乙的比热容大，乙液体更适合作汽车的冷却剂。14．现有质量和温度都相同的铜块和铁块（已知c铜<c铁）。若使两个金属块接触时，它们之间______发生热传递（选填“会”或“不会”）。若使两个金属块升高相同的温度，则______块吸收的热量较多。若使两个金属块放出相同的热量，则______块的温度降低较多。比较铜和铁的放热本领，______的本领较强。【答案】

不会

铁

铜

铁【解析】解：[1]因为发生热传递的条件是有温度差，因为铜块和铁块的温度相同，所以使两个金属块接触时，它们之间不会发生热传递。[2]质量相同的铜块和铁块，因为c铜<c铁，由Q吸=cmΔt可知，使两个金属块升高相同的温度，则铁块吸收的热量较多。[3]由可知，放出相同的热量后，比热容越小，温度降低的越多，即铜块的温度降低的多。[4]通过以上分析可知，质量相同的铜块和铁块放出相同的热量后，铁块的温度降低的少，即铁的放热本领较强。15．（2022·陕西宝鸡·九年级期末）小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量均0.5kg的水和另一种液体进行对比实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示，实验过程中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出：______（选填“甲”或“乙”）物质为水，另一种液体的比热容为______J/(kg·)。【答案】

甲

【解析】[1]时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的多，甲液体温度降低少；根据热量的计算公式可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，温度降低得多的液体比热容较小；即甲液体的比热容大，由于水的比热容比其它液体大，所以甲液体是水。[2]由图可知液体的初温是60，放热15分钟后甲液体的末温是40，则水放出的热量:由题知而水和乙液体的质量相同，即，相同时间乙放出的热量等于甲放出的热量解得三、简答题16．（2022·广西北海·九年级期末）涸洲岛是北海著名旅游景点之一。炎热的夏季，小芳在涸洲岛旅游时，明显感觉到在涸洲岛比在北海市内要凉爽，这与城市在夏季出现的“热岛效应”有关；请你用所学的物理知识解释。【答案】见解析【解析】北海市城市中的建筑群、马路中的砂石、水泥的比热容小，在相同的日照下，温度升高的快，导致城市的温度升高，在夏季出现“热岛效应”。但涸洲岛四面环海，水的比热容较大，在相同的日照下，温度升高的慢，所以会明显感觉到在涸洲岛比在北海市内要凉爽。四、实验题17．（2022·江苏常州·中考真题）小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。（1）在两个相同的易拉罐内分别装入初温、_________相同的沙子和水。（2）用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌。搅拌的目的是：_________。测得实验数据如表格所示。加热时间/012345温度/沙子1822293745—水181921232527（3）时，温度计显示沙子的温度如图丙所示，其读数为_________。（4）加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多，该观点_________（正确/错误）。（5）分析数据可得沙子的比热容_________（小于/等于/大于）水的比热容。【答案】

质量

让物质受热均匀

52

错误

小于【解析】（1）[1]要比较沙子和水的比热容，利用控制变量法要控制初始温度相同，同时质量也要相同。（2）[2]加热的时候用玻璃棒搅拌的目的是让水和沙子受热均匀。（3）[3]根据温度计的刻度，可知此时温度为52度。（4）[4]加热相同的时间，相同初始温度，相同质量的水和沙子吸收的热量是等量的，此时升高的温度不同证实它们的比热容不同。（5）[5]根据比热容的公式可知：相同初始温度相同质量的不同物质，吸收相同热量后升高的温度越高的，其比热容越小。即沙子的比热容小于水的比热容。18．（2022·上海市延安初级中学八年级期中）小明和小华发现，夏天在海边，白天时沙子的温度比水的温度高，晚上，沙子的温度比水的温度低，于是他们猜想：不同的物质吸热本领不同。（1）为了验证以上猜想，他们来到实验室，用如图所示装置分别对水和沙子进行加热，加热过程中将相关数据记录在表一和表二中；表一：50克水表二：________克煤油实验序号________加热时间（秒）实验序号（10）加热时间（秒）1130623022607460339086904412098120551501010150①将表格的表头和栏目填写完整；②加热用的酒精灯可以不同吗？________，理由是________；③分析比较表一或表二中的第2列与第3列的数据及相关条件，可得到的初步结论是：________；④进一步综合分析表一和表二中的数据及相关条件，可以归纳得到的结论是：________相同的不同物质，________不同，即不同物质的吸热本领不同；⑤请用该实验的结论来解释为什么夏天白天的海边，沙子的温度比水的温度高。________【答案】

50

升高的温度（℃）

不可以

需要控制吸收热量相同，相同酒精灯加热时间相同，表示吸收热量相同

质量相同的同种物质，吸收的热量与升高的温度成正比

质量

吸收的热量与升高的温度的比值

见解析【解析】（1）①[1]要探究不同物质的吸热能力大小，需要控制物体的质量相等，物体吸收的热量相等，只改变物体的种类，水的质量是50g，所以煤油的质量也是50g。[2]实验中通过让水和煤油在相同时间内吸收相同的热量，即加热时间相同，比较物体升高的温度，温度升高得较慢的物质吸热能力强，所以应该填：升高的温度（℃）。②[3][4]实验中要让水和煤油在相同时间内吸收相同的热