内容正文:
12.3 物质的比热容【七大题型】
题型一、比热容的理解 2
题型二、比热容的应用 3
题型三、比热容的定性比较(公式) 6
题型四、比热容的定性比较(图像) 8
题型五、比热容的比较(定量) 10
题型六、比热容的计算 14
题型七、比较不同物质的吸热能力 17
巩固练习 23
提优练习 31
(
知识点01 物质的比热容
)
比热容: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,叫做这种物质的比热容。
公式:c=Q/m△t
比热容用符号c 表示,它的单位是焦每千克摄氏度,符号是J/(kg · ℃)。
物理意义:比热容是物质的一种属性,数值上等于单位质量的某种物质温度升高/降低1℃所吸收/放出的热量。
【微点拨】
1、比热容是物质本身的一种属性
(1)同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收(或放出)热量的多少及温度的改变无关。
(2)同一种物质在不同的状态下比热容不同,如冰、水的比热容是不同的。
2、水的比热容比较大,是4.2×103J/(㎏·℃)。主要表现:
(1)由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多,我们用水作为冷却剂和取暖用。
(2)由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。夏天,太阳晒到海面上,海水的温度升高过程中吸收大量的热,所以人们住在海边并不觉得特别热;冬天,气温低了,海水由于温度降低而放出大量的热,使沿海气温降得不是太低,所以住在海边的人又不觉得特别冷。
3、计算公式变形:
Q=Cm△t,式中c表示物质的比热容,m表示物体的质量,△t表示温度变化量(升高或降低的温度)。
题型一、比热容的理解
【典例1】(23-24九年级上·山东德州·阶段练习)关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体吸收或放出的热量越多,其比热容就越大
B.物体的质量越小,其比热容就越大
C.比热容是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量均无关
D.以上说法都不对
【答案】C
【详解】比热容是物质自身的性质,只与物质的种类和状态有关,与物体的质量和吸收或放出的热量均无关。
故选C。
【变式1-1】(23-24九年级上·湖北黄石·期中)关于比热容的几种说法中正确的是( )
A.质量相等的不同物质,升高相同温度,比热容一样大
B.选择水作为发动机的冷却剂,是利用水的比热容较大的特点
C.比热容与热量有关,某种物质吸收或放出热量越多,比热容越大
D.砂石的比热容是,它表示砂石升高1℃吸收的热量是0.92×103J
【答案】B
【详解】AC.比热容是物质本身的一种特性,决定于物质的种类和状态,与质量、热量、温度变化无关,不同物质的比热容一般不同。故AC错误;
B.因为水的比热容较大,相同质量升高相同的温度时,可以吸收更多的热量,所以选择水作为发动机的冷却剂,故B正确;
D.砂石的比热容是,它表示1kg的砂石每升高1℃吸收的热量是0.92×103J,故D错误。
故选B。
【变式1-2】(23-24九年级上·河南南阳·阶段练习)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.铁块的质量越大,它的比热容越大
B.铜块吸收的热量越多,它的比热容越大
C.温度高的铜块比温度低的铁块的比热容大
D.比热容是物质的一种特性,它跟物体的质量、温度、吸热多少无关
【答案】D
【详解】比热容是物质本身的一种特性,物理学规定,单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为该物体的比热容;每种物质都有自己的比热容,与物体的质量、物体的温度变化和物体吸收热量的多少均无关,故ABC错误,D正确。
故选D。
【变式1-3】(23-24九年级上·山东德州·期中)关于比热容的几种说法中正确的是( )
A.单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,在数值上等于这种物质的比热容
B.比热容与热量有关,某种物质吸收或放出热量越多,比热容越大
C.砂石的比热容是,它表示砂石升高1℃吸收的热量是
D.相同温度的不同物质,比热容一样大
【答案】A
【详解】A.由比热容的定义式可知,单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,在数值上等于这种物质的比热容,故A正确;
B.比热容是物质的一种特性,不同物质,比热容一般不同;比热容和物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系,故B错误;
C.砂石的比热容是,它表示1kg砂石温度升高(或降低)1°C吸收(或放出)的热量是,故C错误;
D.比热容是物质的一种特性,每种物质都有各自的比热容值,不同物质的比热容一般不同,故D错误。
故选A。
题型二、比热容的应用
【典例2】(2024·湖北恩施·模拟预测)长江三峡水利枢纽工程,具有发电和防洪等重大功能。三峡大坝蓄水后,库区附近气温的变化没有原来那么显著了,这反映出( )
A.受水比热容影响大,水温度变化小 B.水浪减小影响大,水的温度变化小
C.水流变慢影响大,水的温度变化小 D.水蒸发形成气层,水的温度变化小
【答案】A
【详解】三峡大坝蓄水后,水域面积大,由于水的比热容大,在同样吸收太阳的热量的情况下,水的温度变化较小,对周围的气温起到一定的调节作用,因此,如果蓄水基本完成后,库区附近气温与原来相比,温度变化将更不显著。
故选A。
【变式2-1】(23-24九年级下·湖北宜昌·阶段练习)下列哪个现象或应用与水的比热容大这一特性无关( )
A.生物体内水的比例很高
B.人体运动后会排汗
C.城市公园用池塘调节气温
D.北方冬天供暖系统以水为介质
【答案】B
【详解】A.生物体内水的比例很高,水的比热容大,吸收相同的热量,温度改变得较慢,故有助于调节生物体自身的温度,故A正确,不符合题意;
B.人体运动后会排汗,是利用蒸发吸收热量,故B错误,符合题意;
C.城市公园用池塘调节气温,是利用水的比热容大,吸收相同的热量,温度改变得较慢,故C正确,不符合题意;
D.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D正确,不符合题意。
故选B。
【变式2-2】(23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习)下列事例中没有利用水的比热容大的是( )
A.图甲,洒水车洒水清洁路面
B.图乙,热水袋用水取暖
C.图丙,早春夜晚向稻田灌水以保温
D.图丁,造人工湖调节气温
【答案】A
【详解】A.洒水车洒水降温,是利用水蒸发吸热降温,故A符合题意;
BC.由于水的比热容大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以热水袋用水取暖、早春夜晚向稻田灌水,使水放出更多的热量以防冻坏秧苗,故BC不符合题意;
D.由于水的比热容最大,相同质量的水和其他物质比较,吸收相同的热量,水温度上升的慢,所以城市里造人工湖调节气温,故D不符合题意。
故选A。
【变式2-3】(23-24九年级上·广东河源·阶段练习)根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是( )
物质
比热容[J/(kg·℃)]
物质
比热容[J/(kg·℃)]
水银
0.14×103
沙石
0.92×103
水
4.2×103
冰
2.1×103
A.制作体温计常用水银做介质,原因之一是水银的比热容小
B.北方楼房中的暖气用水做介质,利用了水的比热容大的特性
C.由于水比沙石的比热容大,所以沿海地区的昼夜温差比内陆地区大
D.水和冰的比热容不同,说明比热容与物质的状态有关
【答案】C
【详解】A.水银的比热容比较小,吸收相同的热量温度升得更高,可以更准确地测量物体的温度,故A正确,不符合题意;
B.水的比热容比较大,降低相同的温度时可以放出更多的热量,取暖效果更好,故B正确,不符合题意;
C.因为水比沙石的比热容大,在吸收和放出相同的热量时,水的温度变化值更小,沙石的温度变化值大,所以沿海地区的昼夜温差比内陆地区小,故C错误,符合题意;
D.由图中数据可知,水和冰属于同一种物质,但状态不同、比热容不同,说明比热容与物质的状态有关,故D正确,不符合题意。
故选C。
(
知识点02 热量的计算
)
1、吸热公式:Q吸=cm(t-t0)
式中Q吸表示物体吸收的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体原来的温度,t表示物体后来的温度。(t-t0)表示温度的升高量。
2、放热公式:Q放=cm(t0-t)
式中(t0-t)表示物体温度的降低量。
【微点拨】
物体吸收或放出热量的多少由物体的比热容、物体的质量和物体的温度升高(或降低)的乘积决定,跟物体的温度高低无关。
题型三、比热容的定性比较(公式)
【典例3】(2024·广东广州·一模)初温相同的三块金属甲、乙、丙,甲、乙质量相等材料不同,乙、丙材料相同质量不等,均匀加热甲、乙、丙,让它们吸收相等的热量,末温,以上过程不发生物态变化,比较三者质量m和比热容c大小,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由可知,,因为金属甲、乙、丙初温相同,末温
所以
因为它们吸收相等的热量,所以
A.因为,它们吸收相等的热量,所以,因为甲丙的材料不相同,质量也不相同,当,则,故A不符合题意;
B.甲、乙质量相等,由可知,,故B不符合题意;
C.因为,它们吸收相等的热量,所以,因为甲丙的材料不相同,质量也不相同,当,则,故C不符合题意;
D.乙、丙材料相同,即比热容相同,由可知,,故D符合题意。
故选D。
【变式3-1】(2024·北京大兴·一模)利用如图所示的实验装置比较水和食用油的吸热能力,使用相同规格的电加热器分别对质量相同的水和食用油进行加热(不计热量损失)。下列说法中正确的是( )
A.加热相同的时间,食用油吸收的热量比水多
B.加热相同的时间,食用油升高的温度多,说明食用油的吸热能力强
C.升高相同的温度,食用油比水用时短,说明食用油的吸热能力强
D.食用油的温度升高,内能增大,是用热传递的方式改变内能的
【答案】D
【详解】A.使用相同规格的电加热器加热相同时间,不计热量损失的情况下食用油和水吸收的热量相同,故A错误;
B.由公式
Q吸=cmΔt
可知,相同质量的物质吸收的热量相同时,温度升高得越多,说明该物质的比热容越小,吸热能力越差,食用油升高的温度多说明其比热容比水小,吸热能力比水弱,故B错误;
C.升高相同的温度食用油用时比水短,说明加热时间短,吸收的热量更少,由公式
Q吸=cmΔt
可知,相同质量的物质升高相同的温度时,吸收的热量越小,说明该物质的比热容越小,吸热能力越差,所以食用油的吸热能力比水弱,故C错误;
D.加热棒对食用油加热,食用油温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式改变了食用油的内能,故D正确。
故选D。
【变式3-2】(2024·安徽合肥·二模)质量、初温均相同的甲、乙两物体,在吸收相同热量的情况下,甲的末温比乙的末温高;则质量、初温均相同的甲、乙两物体,在放出相同热量的情况下,甲的末温比乙的末温 (选填“高”或“低”)。
【答案】低
【详解】根据题意可知,甲、乙的质量和初温相同,吸收相同热量后,甲的末温比乙的高,这说明甲的温度变化较大,由可知,甲的比热容较小;则质量和初温相同的甲、乙,放出相同的热量后,由可知,甲的温度变化仍然较大,所以甲的末温低。
题型四、比热容的定性比较(图像)
【典例4】(2024·安徽合肥·二模)质量相等的甲、乙两个物体吸收热量,温度升高,二者升高的温度与吸收热量的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲物体的比热容大 B.甲物体的吸热能力强
C.乙物体的比热容大 D.乙物体的吸热能力弱
【答案】C
【详解】甲、乙质量相等,由图可知,吸收相同的热量,乙温度变化量更小,由可知,乙的比热容更大,所以乙的吸热能力强。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式4-1】(23-24九年级上·内蒙古乌兰察布·期中)如图甲所示,把凉牛奶放在热水里加热,经过较长的一段时间,牛奶和热水的温度随时间变化的图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.a是牛奶温度变化的图像 B.牛奶和水的比热容相同
C.水的温度变化比牛奶快 D.水和牛奶最后的温度相同
【答案】D
【详解】A.热传递的条件是有温度差,最后热平衡时两者的温度相同;该过程是热水对凉牛奶加热,因此牛奶的温度应该逐渐升高,由图象可知,b是牛奶温度变化的图象,a是水温度变化的图象,故A错误;
B.放牛奶和水的热时间相同,所以放出热量相同,但温度变化量、质量都不同,所以比热容无法比较,故B错误;
C.由图象可知,相同时间内热水降低的温度小于牛奶升高的温度,即水的温度变化比牛奶慢,故C错误;
D.由图象可知,水和牛奶最后的温度相同,故D正确。
故选D。
【变式4-2】(2024·黑龙江哈尔滨·二模)初温质量相同的两种液体用相同的电加热器加热,在加热过程中温度随时间变化的图像。根据图像可判断出比热容大的物质是图像 (选填“a”或“b”),判断依据是: 。
【答案】 a 见解析
【详解】[1][2]用相同的电加热器加热,在相同时间内放出的热量相同,液体相同时间内吸收的热量相同;两种液体的质量相同,由图可知,相同时间内a升高的温度小于b升高的温度,根据公式可知,a的比热容大于b的比热容。
【变式4-3】(2024·陕西西安·模拟预测)使用相同酒精灯、相同的装置分别给质量相等的甲、乙两种液体加热,绘制的温度——时间关系图像如图,则从开始加热到t2时刻,甲、乙吸收热量的关系Q甲 Q乙,甲、乙两种液体比热容大小关系c甲 c乙。
【答案】 = <
【详解】[1][2]已知加热装置完全相同,也就是相同时间为液体提供的热量相同时刻,加热时间相同时,甲、乙吸收热量应该相等,即Q甲=Q乙;由图象知,从开始加热t2时刻,甲、乙末温度相同,乙的初温度较高,甲的温度变化量大于乙的温度变化量;两种液体吸收的热量又相同,由公式,乙的比热容较大,即c甲<c乙。
题型五、比热容的比较(定量)
【典例5】(23-24九年级上·湖北黄冈·阶段练习)在实验探究中小明得到水的比热容比煤油的大的结论。图是实验装置,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着石棉网同时对两试管加热。图中的哪一图线能反映该实验情况( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】AB.经过相同的时间,水和煤油吸收的热量相同,故AB不符合题意;
CD.水的比热容比煤油的大,在水和煤油质量相同且吸收热量相同时,即加热相同的时间,由可知,水的温度变化量小于煤油的温度变化量,即水的末温低于煤油的末温,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【变式5-1】(2024·湖南·模拟预测)小明用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况。将分别盛有50g水和50g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热,温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知,下列说法正确的是( )
A.加热2min,水吸收的热量大于油吸收的热量
B.油的比热容为
C.第2~3min内,油吸收的热量为
D.小乐用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为A,则
【答案】C
【详解】A.两个相同试管同时用红外加热器加热相同时间,水吸收的热量等于油吸收的热量,故A错误;
B.根据图乙可知,升高相同的温度,B所吸收的热量更多,故B的比热容大,B为水。升高20℃,A、B的加热时间分别为2min和3min,则其对应的吸热之比为
根据可知
在质量和升高的温度相同的情况下,油的比热容为
故B错误;
C.水加热3分钟升高20℃,水吸收的热量为
第2~3min内,水吸收的热量为
因此,在相同时间内,水和油吸收的热量一样多,故第2~3min内油吸收的热量为,故C正确;
D.小华用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为A,故相同时间,吸热相同,升高的温度相同,根据可知,质量与比热容成反比,即
故D错误。
故选C。
【变式5-2】(23-24九年级上·青海西宁·阶段练习)甲、乙两物体的质量之比是3︰1,它们吸收的热量之比是2︰1,比热容之比是3︰2,则甲、乙两物体升高温度之比为( )
A.9︰1 B.4︰9 C.9︰4 D.1︰9
【答案】B
【详解】由题知
m甲︰m乙=3︰1
c甲︰c乙=3︰2
甲、乙两物体吸收的热量之比
Q甲︰Q乙=2︰1
则甲、乙两物体升高的温度之比
故选B。
【变式5-3】(2024·山东泰安·一模)用两个相同的电加热器给质量和初温相同的甲、乙两种物质加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
①乙物质的吸热能力小于甲物质的吸热能力
②0~10min甲、乙两种物质吸收的热量之比为2∶1
③甲、乙两种物质的比热容之比为1∶2
④当甲、乙两物质都升高至60℃,甲、乙两种物质吸收的热量之比为1∶2
A.只有①②正确 B.只有③正确
C.只有②④正确 D.只有③④正确
【答案】D
【详解】由题知,用两个相同的电加热器加热,在相等时间内液体吸收的热量相等,则0~10min甲、乙两种物质吸收的热量之比为1∶1;由图像可以看出,当甲、乙两物质都从10℃升高至60℃,甲需要加热10min,乙需要加热20min,乙的加热时间更长,吸收热量更多,则乙物质的吸热能力大于甲物质的吸热能力,吸收的热量之比为
根据,质量相同,温度变化量相同,则比热容和吸收的热量成正比,所以甲、乙两种物质的比热容之比也为1∶2。综上,①②错误,③④正确。故ABC错误,D正确。
故选D。
【变式5-4】(23-24九年级上·四川眉山·期中)用相同电热棒给水和某种液体加热,这两种液体的温度随加热时间的图线如图所示,若这两种液体的质量相同,则某液体的c= ;若这两种液体的比热容关系为c水=2c液,则m水∶m液= 。[]
【答案】
【详解】[1][2] 用相同电热棒给水和某种液体加热,则相同时间内吸收热量相同。由图可知,同样加热120s,吸收相同的热量,甲升温20℃,乙升温60℃,若这两种液体的质量相同,根据可知,甲的比热容较大,所以甲是水,乙是未知液体。质量和吸收热量相同,则甲乙的比热容和温度变化量成反比,所以甲乙的比热容之比为
则某液体的比热容为
若这两种液体的比热容关系为c水=2c液,根据,则水和某种液体的质量之比为
题型六、比热容的计算
【典例6】(2024·上海黄浦·三模)质量为0.1千克的水温度从10℃升高到30℃。
(1)求水升高的温度。
(2)求水吸收的热量。[]
【答案】(1);(2)焦
【详解】解:(1)求水升高的温度
(2)求水吸收的热量
Jkg·)kgJ
答:(1)求水升高的温度Δt为20℃;
(2)求水吸收的热量Q吸为8.4×104J。
【变式6-1】(2024·云南楚雄·三模)质量均为1kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们的温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容,。则0~12min另一种液体放出的热量为 J;另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。
【答案】
【详解】[1]由图像可知,甲液体温度降低较慢,甲物质是水,0~12min水放出的热量
相同时间内,两种液体放出的热量相等,所以乙液体放出的热量也为。
[2]根据可知,乙液体的比热容为
【变式6-2】(23-24九年级下·广东广州·阶段练习)如图所示,是小羽同学做冰熔化实验时绘制的温度-时间图像,冰的质量是0.1kg,若相同时间内物质吸收的热量相同,谓你根据图像,计算:[c水=4.2×103J/(kg·℃),q燃烧=3×107J/kg]
(1)CD阶段物质吸收的热量是多少?
(2)BC阶段物质吸收的热量是多少?
(3)请你根据图像分析说明冰的比热容与水的比热容的关系。
【答案】(1);(2);(3)冰的比热容小于水比热容
【详解】解:(1)由于冰化水、质量不变,水的质量为
CD阶段物质吸收的热量是
(2)相同时间内物质吸收的热量相同,由图像可知
则
(3)由图像可知
,
而加热时间
即
由可知
即冰的比热容小于水比热容。
答:(1)CD阶段物质吸收的热量是;
(2)BC阶段物质吸收的热量是;
(3)冰的比热容小于水比热容。
【变式6-3】(2024·广西·二模)一个能装水100L的太阳能晒水箱,其接收太阳能的面积为2m2,该晒水箱接受的太阳辐射能力为E=3.2×106J/(h·m2)。求:
(1)如果每天接收太阳能的时间为8h,则该晒水箱每天可以接收多少焦的太阳能?
(2)由于热量的散失等原因,水的吸热效率只有42%。那么,该晒水箱一天吸收的太阳能可使100L的水从20℃升高到多少℃?(ρ水=1.0×l03kg/m3)
【答案】(1)5.12×107J;(2)71.2℃
【详解】解:(1)由题意可得,该晒水箱每天可以接收的太阳能为
(2)由可得,水的质量
由得,水吸收的热量
由得,水的末温
答:(1)该晒水箱每天可以接收5.12×107J的太阳能;
(2)该晒水箱一天吸收的太阳能可使100L的水从20℃升高到71.2℃。
(
知识点03 探究比较不同物质的吸热能力
)
1、提出问题:物体温度升高,吸收热量的多少与哪些因素有关?
2、猜想与假设
以水为例:水吸热的多少,与水的质量,水的温度升高有关,不同物质,质量相同,温度升高相同吸热是否相同呢?
总结:物体吸热多少与物质的种类,物体的质量,物体升高的温度有关。
3、制定计划与设计实验
温馨提示:注意控制变量法的使用,取质量相同,初温相同的水和煤油,升高相同的温度,看吸热是
否相同。(以加热时间的多少来看吸热的多少)
4、进行实验与收集证据
物质种类
质量m/kg
初温t/℃
末温t/℃
温度变化△t/℃
加热时间T/min
水
水
煤油
煤油
5、分析与论证:
相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸热是相同的;
相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸热是不同的。
6、评估、交流与合作
7、分析误差的原因
题型七、比较不同物质的吸热能力
【典例7】小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图甲),以探究水和煤油的吸热升温快慢。
(1)实验需要用到天平,目的是 ;
A.让两个酒精灯中的酒精质量相等
B.让相同烧杯中水和煤油的质量相等
C.同时满足A和B
(2)加热10min,水吸收的热量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)煤油吸收的热量;
(3)在加热中,某个时刻水中温度计的示数如图乙所示,则读数为 ℃;
(4)小明根据实验中所测得的数据,作出了水和煤油的温度随时间变化的图像,如图丙所示,水和煤油比较, (选填“水”或者“煤油”)的吸热能力强;
(5)从实验中还发现:水沸腾时的温度特点是 ,当时水面的气压 (选填“大于”、“小于”或“等于”)一个标准大气压。
【答案】 B 等于 76 水 吸热,温度保持不变 小于
【详解】(1)[1]实验中运用了控制变量法,需要控制水和煤油的质量相等,则需要用天平测量,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(2)[2]根据转换法,用同种燃料加热时,加热时间的长短可表示液体吸收热量的多少,则加热10 min,加热时间相同,水和煤油吸收的热量相等。
(3)[3]由图乙所示,该温度计的分度值为1℃,则此时温度计的示数为76℃。
(4)[4]由图丙得,加热相同时间,相同质量的水比煤油温度升高慢,则水的吸热能力更强。
(5)[5][6]如丙图,水在20min后沸腾,不断吸收热量,温度保持98℃不变,所以此时水的沸点是98℃,可知:水沸腾时的温度特点是吸热,温度保持不变。一标准大气压下水的沸点是100℃,又因为气压越低,沸点越低,此时水的沸点低于100℃,所以此时大气压小于一标准大气压。
【变式7-1】为比较两种液体的吸热能力,小军用图中两个相同的装置做实验,实验器材还有天平和钟表。收集的实验数据记录如下表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
45
液体2
50
20
5
68
(1)实验中,用 间接反映液体吸收热量的多少;
(2)通过分析表中数据可知, (选填“液体1”或“液体2”)的吸热能力较强。物理上用 这个物理量来描述物质的吸热能力;
(3)若升高同样的温度, (选填“液体1”或“液体2”)需要加热的时间短。
【答案】 加热时间 液体1 比热容 液体2
【详解】(1)[1]用相同的酒精灯对液体加热,在相等时间内液体吸收的热量相等,加热时间越长,液体吸收的热量越多,可以用加热时间长短表示吸收热量的多少。
(2)[2][3]由表中实验数据可知,相同质量的液体加热相同的时间,吸收相等的热量,液体1最终温度低,升高的温度少,说明液体1的吸热能力强;物理学上用比热容表示物质吸热能力的大小,吸热能力越强,比热容越大。
(3)[4]质量相同的两种液体,若升高同样的温度,由Q=cmΔt可知,液体1的吸热能力强,比热容大,吸收的热量多,需要加热的时间长。液体2的吸热能力弱,比热容小,吸收的热量少,需要加热的时间短。
【变式7-2】(23-24九年级下·湖北·阶段练习)在“比较不同物质吸热的情况”实验中,实验装置如图所示。
(1)实验中应量取 相等的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用规格 的电加热器加热。通电后,烧杯中液体内能增加是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式。
(2)实验记录的数据如表格所示。从开始加热到均升高到42℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q 甲 Q乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(3)物理学中用比热容表示物质的吸热能力,由实验数据可知甲乙两种液体的比热容之比c甲∶c乙= 。
【答案】 质量 相同 热传递 小于 2∶1
【详解】(1)[1][2]根据控制变量法,在“比较不同物质吸热的情况”实验中,应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热,这样才能保证在相同时间内放出的热量相同。
[3]通电后,烧杯中液体吸收热量,内能增加,是通过热传递的方式增加内能的。
(2)[4]由表中实验数据可知,从开始加热到42℃,甲需要的加热时间短,乙需要的加热时间长,说明甲吸收的热量小于乙吸收的热量。
(3)[5]由表中实验数据可知,质量相同的甲、乙两种液体在相同时间内吸收相同热量,即Q甲=Q乙。4min时,甲升高的温度是
Δt甲=46℃-30℃=16℃
乙升高的温度的
Δt乙=42℃-10℃=32℃
由Q=cmΔt可知,甲乙两种液体的比热容之比
【变式7-3】(2024·江苏淮安·一模)小明利用图1所示实验装置“探究不同物质吸热升温的现象”,其操作如下:
(1)在两个相同的烧杯中分别装入 相等的甲、乙两种不同物质;
(2)用相同的酒精灯加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,根据实验数据绘制成温度与时间关系的图像(如图2所示);完成该实验,除天平和温度计外,还需要一个测量工具是 ;
(3)为了比较甲、乙物质的吸热本领,请你设计一个可行方案: ;
(4)分析图2可知,两温度计示数都升高到40℃时,甲增加的内能 (选填“>”、“=”或“<”)乙增加的内能:
(5)由图2可知: ;
(6)下列现象可用比热容知识来解释的是 ;
A.夏天在教室洒水,感到凉爽 B.金属勺装有塑料手柄
C.楼房内的“暖气”用水作为介质 D.导线外面包裹胶皮
【答案】 质量 秒表 见解析 > 0.5 C
【详解】(1)[1]在两个相同的烧杯中分别装入质量相等的甲、乙两种不同物质,通过比较物质用相同热源加热相同时间升高温度的多少得出结论。
(2)[2]完成该实验,除天平和温度计外,还需要一个测量工具是测量时间的工具秒表。
(3)[3]为了比较甲、乙物质的吸热本领,在两个相同的烧杯中加入质量相同的甲乙物质,使用相同热源加热,使甲乙物质被加热相同时间,记录甲乙温度的变化,根据甲乙吸收相同热量升高温度的多少,得出甲、乙物质的吸热本领。
(4)[4]分析图2可知,两温度计示数都升高到40℃时,甲被加热的时间较长,甲吸收的热量较多,则甲增加的内能大于乙增加的内能。
(5)[5]由图2可知,质量相同的甲乙物质,被加热16min后,吸收相同的热量,甲温度升高
,
由得
则
(6)[6]A.夏天在教室洒水,感到凉爽,利用水蒸发带走热量,故A不符合题意;
B.金属勺装有塑料手柄,是因为塑料手柄的导热能力差,故B不符合题意;
C.楼房内的“暖气”用水作为介质,是由于水的比热容较大,与其他质量相同的物质比较,水降低相同温度,放出热量较多,故C符合题意;
D.导线外面包裹胶皮,是由于胶皮是绝缘体,不会导电,故D不符合题意。
故选C。
巩固练习
一、单选题
1.(2024九年级下·全国·专题练习)下列的单位中,比热容的单位是( )
A.Pa B.kg/m3 C.J D.
【答案】D
【详解】A.Pa是压强的单位,故A不符合题意;
B.kg/m3是密度的单位,故B不符合题意;
C.J是功和能的单位,故C不符合题意;
D.是比热容的单位,故D符合题意。
故选D。
2.(2024·江苏连云港·一模)下列现象中,不能用比热容解释的是( )
A.中午沙子很烫、海水较凉
B.汽车发动机用水做冷却剂
C.我国西北沙漠地区日温差较大
D.火箭采用液态氢作为燃料
【答案】D
【详解】A.中午沙子很烫、海水较凉,是因为沙子比热容小,而海水比热容大,故A不符合题意;
B.汽车发动机用水做冷却剂,是因为水比热容大,故B不符合题意;
C.我国西北沙漠地区日温差较大,是因为沙漠地区多沙少水,沙子比热容小,故C不符合题意;
D.火箭采用液态氢作为燃料是因为液态气热值高,故D符合题意。
故选D。
3.(吉林省松原市前郭南部学区2023—2024学年名校调研九年级第六次模拟测试物理)炎炎夏日的中午,将井水盛入盆中,置于阳光下晾晒,下列说法不正确的是( )
A.水的温度升高 B.水的蒸发加快
C.水的比热容变大 D.水分子的运动更剧烈
【答案】C
【详解】ABD.水在阳光下晾晒,水吸收热量,内能增加,温度升高,水的蒸发加快,分子的热运动变得剧烈,故ABD正确,不符合题意;
C.比热容是物质的特性,跟温度无关,所以在阳光下晾晒水的比热容不变,故C错误,符合题意。
故选C。
4.(2024·吉林白山·二模)松花江是中国东北地区的一条重要河流。水能较好地调节气候,是因为水的( )
A.温度高 B.内能大 C.沸点高 D.比热容大
【答案】D
【详解】因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和土壤、沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低的少,使得昼夜的温差小,故能有效调节气候。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.(2024·湖北武汉·模拟预测)如图所示是加热﹣30℃的冰的温度随时间变化的图像,根据图像下列判断正确的是( )
A.AE是冰的熔化过程,熔化需要吸热
B.水的沸点是98℃,说明当地的大气压大于一个标准大气压
C.冰熔化时不断吸热,温度保持0℃不变,说明冰是晶体
D.加热相同时间时,冰升温比水快,说明冰的比热容比水大
【答案】C
【详解】A.由图可知,BC段是冰的熔化过程,吸收热量,温度不变;DE段是水的沸腾过程,吸收热量,温度不变,故A错误;
B.液体沸点随气压的升高而升高,标准大气压下,水的沸点是100℃,而该实验中水的沸点是98℃,说明当地的大气压低于一个标准大气压,故B错误;
C.由图像可知,在BC段,冰熔化时不断吸热,温度保持0℃不变,说明冰是晶体,故C正确;
D.加热相同时间时,冰升温比水快,说明冰的比热容比水的小,故D错误;
故选C。
6.(2024·江苏常州·一模)已知水的比热容为,在一个标准大气压下,2kg、20℃的水吸收了4.2×105J的热量后,其温度升高了( )
A.100℃ B.70℃ C.50℃ D.30℃
【答案】C
【详解】升高的温度为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.(23-24九年级下·北京·阶段练习)如图装置,用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上,两试管装有质量相同的不同种液体,温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触,传感器通过数据采集线与计算机相连接,在计算机上得到的实验图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.吸收相同的热量,甲升温比乙多
B.甲的比热容大
C.甲、乙升高相同的温度,甲吸收热量多
D.加热时间,甲吸收热量多
【答案】A
【详解】A.同一加热器,加热相同的时间,甲乙吸收相同的热量,由图可知甲升高的温度比乙高,故A正确;
B.相同质量的甲乙两种液体加热相同的时间,即吸收相同的热量,乙的温度变化小,根据可知,乙的比热容大,故B错误;
C.观察图像,甲乙升高相同的温度,乙需要加热的时间长,所以乙吸热能力强,吸收的热量多,故C错误;
D.两试管放在同一加热器内,加热t1时间,甲乙吸收的热量相同,故D错误。
故选A。
8.(23-24九年级上·重庆江津·期中)如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水,并用不同加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图,则下列说法正确的是( )
A.甲杯水中每分钟吸收的热量为2.52×105 J
B.甲乙两杯中的加热器每分钟放出热量之比为9︰4
C.加热相同时间,甲乙两杯水升高的温度之比2︰1
D.将甲乙两容器中的液体从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为3︰2
【答案】B
【详解】A.甲杯水中2分钟吸收的热量
所以每分钟吸收的热量为,故A错误;
B.乙杯水每分钟吸收的热量
水吸收的热量等于加热器放出的热量,则甲乙两杯中的加热器每分钟放出热量之比为
故B正确;
C.甲杯中2min水升温20℃,则每分钟温度升高10℃,乙杯中3min水升温20℃,每分钟温度升高,加热相同时间,甲乙两杯水升高的温度之比为
故C错误;
D.甲水温升高20℃需要2min,所以20℃加热至沸腾需要8min,乙水温升高20℃需要3min,从20℃加热至沸腾需要12min,时间之比为
故D错误。
故选B。
二、填空题
9.汽车发动机工作时会产生大量的热,通常用水做冷却剂,这是因为质量相同的水和其他物质比较,水的 比较大,升高相同的温度时,水吸收的热量 (选填“多”“少”或“一样多”)。
【答案】 比热容 多
【详解】[1][2]一般情况下,水的比热容比其他物质大,在相同质量、升高相同的温度时,由Q=cmΔt可知,水吸收的热量多。
10.(2024·重庆·一模)小一使用如图甲所示的实验装置探究物质的熔化规律,将质量为0.1kg冰块放入一个试管中,然后将试管浸泡在盛有温水的烧杯中,同时用温度计测量冰块的温度。
①小一绘制了温度计示数随时间变化的图像如图乙,由图可知冰块是 (选填“晶体”或“非晶体”);
②4min时,试管内的物体处于 态(选填“固”“液”或“固液共存”)。若已知冰块的比热容为则在0~2min, 冰块吸收的热量为 J。
【答案】 晶体 固液共存
【详解】①[1][2] 如图乙所示,冰从第2min开始熔化,到第6min结束,所以在第4min时,冰处于固液共存态;因为在冰的熔化过程中,温度始终保持不变,说明冰有固定的熔点,所以冰是晶体。
②[3] 0~2min, 冰块吸收的热量为
11.(2024·河南驻马店·三模)如图所示,小涵在学习热学知识:
(1)如图甲所示,用体温计测量体温,该体温计的示数是 ℃。体温计中的测温物质用水银,是因为水银的比热容较 ;
(2)如图乙所示将冰块放入易拉罐中并加入适量的盐,用筷子搅拌一会儿,会观察到易拉罐的下部和底部出现白霜,此过程发生的物态变化是 ,该过程 热。
【答案】 37.3 小 凝华 放
【详解】(1)[1]如图甲所示,用体温计测量体温,分度值是0.1℃,液柱在37℃到38℃之间,该体温计的示数是37.3℃。
[2]体温计中的测温物质用水银,是因为水银的比热容较小,在其他条件相同时,吸收相同的热量,温度变化明显。
(2)[3][4]根据物态变化可知,白霜是空气中的水蒸气遇冷易拉罐凝华形成的小冰晶,凝华要放热。
12.(2024·陕西渭南·二模)牛奶具有补充蛋白质、补钙、镇静安神等功效。某牛奶的包装盒上标有“净含量250 mL(260g)”字样,此牛奶的密度是 kg/m³。小明用热水加热该盒装牛奶,5min后牛奶的温度升高了40℃,牛奶吸收的热量为 J;牛奶喝去一半后,剩余一半的密度 (选填“变大”“不变”或“变小”)。[牛奶的比热容为2.5×103J/(kg·℃)]
【答案】 1.04×103 2.6×104 不变
【详解】[1]根据标签数据可知,牛奶的质量为260g,牛奶的体积为250mL,牛奶的密度为
[2]牛奶吸收的热量为
[3]密度是物质的自身属性,喝去一半质量和体积都会减小一半,故牛奶的密度不变。
13.(23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习)把一金属块加热到100℃,投入到15℃的一杯水中,水温升高到20℃;迅速取出金属块,放到火炉里加热很长时间后,此时水温已经降到17℃,拿出金属块迅速投入那杯水中,水温又升高17℃,已知水的质量为金属质量的2倍,则金属块的比热容为 ,火炉的温度是 ℃。(不计热量损失)
【答案】 0.525×103 306
【详解】[1]不计热量损失,金属块放出的热量等于水吸收的热量,水的质量为金属质量的2倍,则
解得
[2]金属块与水的末温
火炉的温度为
解得
三、计算题
14.(2024·上海黄浦·二模)质量为2千克的水温度降低5℃,求水放出的热量Q放。[c水=4.2×103焦/(千克·℃)]
【答案】4.2×104J
【详解】解:由Q=cmΔt可得,水温度降低5℃,放出的热量为
答:水放出的热量为4.2×104J。
15.(23-24九年级上·辽宁沈阳·阶段练习)某物理兴趣小组的同学用煤炉给20kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。水的比热容为,求:经过6min时间加热,水所吸收的热量。
【答案】5.04×106J
【详解】解:由图象可知,经过6min时间加热,水的温度由20℃升高到80℃,因此水所吸收的热量为
答:经过6min时间加热,水所吸收的热量为5.04×106J。
16.(2024·山东济南·一模)为使每个学生喝上放心安全的直饮水,济阳区大部分学校购置了饮水机。某饮水机的出水温度在20~45℃之间,适合学生直接饮用。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),求该饮水机将35kg水由15℃加热至35℃需要吸收多少热量?
【答案】2.94×106J
【详解】解:由题意可知水的温度的变化量为
Δt=t2-t1=35℃-15℃=20℃
则水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×35kg×20℃=2.94×106J
答:该饮水机将35kg水由15℃加热至35℃需要吸收的热量为2.94×104J。
17.(23-24九年级上·江苏南通·阶段练习)甲、乙两物体的质量之比为4∶1,用两个相同的酒精灯分别给它们加热(酒精燃烧放出的热量全部被甲和乙吸收),如图所示为甲、乙两物体的温度随时间的变化图象,若甲的比热容为,则:
(1)经过4分钟甲、乙升高的温度之比?
(2)乙的比热容为多少?
【答案】(1)1∶2;(2)4.2×103J/(kg•℃)
【详解】解:(1)由图形可知,在相同时间内,甲升高了20℃,乙升高了40℃,故
(2)已知甲、乙两个物体的质量比为4∶1,4分钟内甲、乙吸收的热量相等,根据得,所以乙的比热容为
答:(1)经过4分钟甲、乙升高的温度之比为1∶2;
(2)乙的比热容为7.2×103J/(kg•℃)。
提优练习
一、单选题
1.(2024·广东广州·一模)一标准大气压下,温度为0℃的水和-16℃的冰块,两者质量相等。把冰块放到水中,最终形成了一块大冰块。忽略它们与外界之间的热传递。则( )
A.原来0℃水的内能,和后来整个大冰块的内能相等
B.根据以上信息,能证明水的比热容大于冰的比热容
C.水在结冰的过程中,水温不变,所以水的内能保持不变
D.后来大冰块的温度高于-8℃
【答案】D
【详解】A.水凝固成冰块,需要放热,水的热量传递给冰块,所以0摄氏度水的内能与大冰块的内能不同,故A不符合题意;
B.由题意,只能说明水的热量传递给冰块,不能判断水和冰比热容大小的关系,因为水和冰块的初始温度不同,末温也不知,故B不符合题意;
C.水结冰过程,需要放出热量,温度虽不变,但内能减小,故C不符合题意;
D.水的比热容大于冰的比热容,据知,水和冰质量相同时,水的温度变化小于8摄氏度,大冰块的温度高于-8摄氏度,故D符合题意。
故选D。
2.(23-24九年级上·河南新乡·阶段练习)物体A,B的质量相等,把它们加热到相同的温度,然后再把它们分别放入等质量、同温度的水里,A物体能使水温升高10℃,B物体能使水温升高20℃,设A的比热容为,设B的比热容为CB则( )
A. = B. =2.5
C. >2 D. <
【答案】C
【详解】由题意可知,不计热量损失,A放出的热量
不计热量损失,B放出的热量
根据题意可知
即
……①
tA为A物体使水达到的末温,tB为B物体使水达到的末温,因为
所以,则
由①可得,,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.(23-24九年级上·四川成都·期中)材料物理学领域研制出新材料时,往往需要研究材料的热学性质。质量相等的甲、乙两种固态物质在用相同热源加热时,温度随时间变化的图像如图所示,若不计热损失,已知固体甲的比热容为。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两者有不同的熔点,甲的熔点更高
B.在各自的熔化过程中,乙比甲吸收的热量多
C.固体乙的比热容为
D.人们常用液体来冷却发热的机器,乙物质更适合做冷却剂
【答案】C
【详解】A.从图像可以看出,甲、乙两种物质在熔化过程中温度保持不变,所以均为晶体,熔化时温度不同,即熔点不同,乙的熔点高,故A错误;
B.读图可知,甲熔化持续的时间为
乙熔化持续的时间为
二者熔化时间相同,说明吸收热量相同,故B错误;
C.从图像可以看出,物质在固态时,对两物质都加热升高相同的温度,甲加热10min,乙加热13min,乙的时间是甲的1.3倍,由公式可知,质量和升高温度相同,乙的比热容是甲的1.3倍,则乙的比热容
故C正确;
D.从图像可以看出,熔化后,乙上升的温度比较快,说明液体的比热容较小,因而液体乙不适宜做冷却剂,故D错误。
故选C。
4.A、B两物体质量相等、温度均为20℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为60℃,现将放A入甲杯、B放入乙杯,热平衡后甲杯水温降低了5℃,乙杯水温降低了10℃,不考虑热量的损失,则A、B两物体的比热容之比为( )
A.1︰2 B.3︰7 C.2︰3 D.4︰7
【答案】B
【详解】物体A放入甲杯水后,Δt水=5℃,则它们的共同温度为55℃,则
ΔtA=55℃-20℃=35℃
水放出的热量
Q放=c水m水Δt水
A吸收的热量
Q吸=cAmAΔtA
根据热平衡方程
Q放=Q吸
即
c水m水Δt水=cAmAΔtA
代入相关数据得
物体B放入乙杯水后,Δt水′=10℃,它们的共同温度为变成50℃,则
ΔtB=50℃-20℃=30℃
水放出的热量
Q放=c水m水Δt水′
B吸收的热量
Q吸=cBmBΔtB
根据热平衡方程
Q放=Q吸
即
c水m水Δt水′=cBmBΔtB
代入相关数据得
A、B两物体质量相等mA=mB,所以
故选B。
5.(23-24九年级上·福建厦门·阶段练习)在两个相同的杯子内,盛有质量相等的热水和冷水,在不计热损失的情况下。将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高( )
A.6℃ B.7℃ C.8℃ D.9℃
【答案】A
【详解】
设容器内水的质量和一杯水的质量为 m ,热水的初温为 t热,冷水的初温 t冷,将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t,因不计热损失,所以由可得
即
解得
据此可设
则
,
若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时,相当于同时向冷水中倒入
则
即
解得
所以,冷水温度将再升高
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
二、填空题
6.(23-24九年级上·安徽宿州·阶段练习)火箭发射时的高速尾焰温度超过3000℃,对发射台影响巨大,所以在点火后5-15s之间,要喷射200t淡水,利用这些水瞬间的物态变化来容纳这个尾焰(如图)。若水的初温为20℃,当时大气压为一个标准大气压,这些水从开始吸热到全部沸腾至少吸收 J的热量。[]
【答案】6.72×1010
【详解】200t淡水的质量为
m=200×103kg
这些水从开始吸热到全部沸腾吸收的热量为
7.质量和初温相等的甲、乙两种金属块,先将甲放入低温的水中,水温升高了Δt;取出甲,再把乙放入同一杯水中,水温又升高了Δt,比较甲、乙两种金属的比热容(不考虑热量及水质量的损耗),则 (选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】小于
【详解】先后将甲、乙两金属块投入到同一杯水中,水升高的温度相同,则水吸收的热量相同;因为不计热量损失,,所以甲、乙两金属块放出的热量相同;由题知,甲金属块比乙多降低了Δt,即甲金属块的末温低;由上述分析可知,质量相同的甲、乙两金属块,放出相同的热量,甲金属块降低的温度多,由可知,甲的比热容小。
8.(23-24九年级上·辽宁丹东·阶段练习)甲、乙两个初温相等的物体质量相等,它们的比热容之比为c甲∶c乙=3∶1,让他们各吸收600J的热量后,再把它们放在一起相互接触(无热损失),在达到热平衡的过程中,它们之间传递的热量为 J。
【答案】300
【详解】假设物体初温是t0,质量是m,甲乙比热容分别为3c和c,当分别吸收600J后,甲物体末温为t1,乙物体末温为t2,根据则有甲物体吸收的热量为
得。
乙物体吸收的热量为
得。,所以再接触后,甲吸收热量,乙放出热量。达到热平衡后,假设达到的温度为T,传递的热量为Q。则有甲物体吸收的热量为
得
①
乙物体吸收的热量为
得
②
联立①②,解得。
9.(23-24九年级上·山东淄博·期末)在“探究物质熔化规律”的实验时,某物质的温度随时间变化图象如图所示。该物质液态时的比热容为4.2×103J/(kg·℃),质量为20g,由图可知,该物质熔化过程中BC段吸收的热量为 J。该物质固态时的比热容是 J/(kg·℃)。
【答案】 672 2.1×103
【详解】[1]已知该物质液态时的比热容为4.2×103J/(kg·℃),质量为20g=0.02kg,从图中可以看到,CD段物质为液态,温度变化量为4℃,根据比热容公式可知,这过程吸收的热量为
已知相同时间物质吸收的热量是相同的,BC段的时间是CD段的两倍,则BC段物质吸收的热量为CD段的两倍,即
BC段吸收的热量为672J。
[2]该物质固态时,为AB段,AB段的时间为CD段的一半,则AB段物质吸收的热量为CD段的一半,即
AB段物质吸收的热量为168J,从图中可以看到,AB段物质的温度变化量为4℃,该物质的质量为0.02kg,根据比热容公式可知,该物质固态时的比热容为
该物质固态时的比热容是2.1×103J/(kg·℃)。
三、计算题
10.(23-24九年级上·山东菏泽·期末)如图甲所示,把质量为250g的凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热,经过一段时间,牛奶和热水的温度随时间的变化图象如图乙所示。已知c水=4.2×103J/(kg·℃),c奶=2.5×103J/(kg·℃)。求:
(1)牛奶不再升温时吸收的热量;
(2)若损失的热量占60%,则水放出的热量;
(3)水的质量是多少千克(结果保留两位小数)。
【答案】(1)1.25×104J;(2)3.125×104J;(3)0.19kg
【详解】解:(1)凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热,牛奶的温度是升高的,热水的温度是降低的,则图乙中b曲线是牛奶,a曲线是热水,牛奶不再升温时,温度变化量为20℃,c奶=2.5×103J/(kg·℃),牛奶的质量为0.25kg,根据比热容公式可知,牛奶不再升温时吸收的热量为
牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J。
(2)由(1)解析可知,牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J,若损失的热量占60%,则牛奶吸收的热量占40%,则水放出的热量为
水放出的热量为3.125×104J。
(3)从图乙可以看到,水的温度变化量为40℃,c水=4.2×103J/(kg·℃),由(2)解析可知,水放出的热量为3.125×104J,根据比热容公式可知,水的质量为
水的质量约是0.19kg。
答:(1)牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J;
(2)若损失的热量占60%,则水放出的热量为3.125×104J;
(3)水的质量约是0.19kg。
11.(23-24九年级上·重庆沙坪坝·期中)如图甲所示,A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器,加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收,已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中,其中甲液体的比热容2×103J/(kg·°C):让两个加热器同时开始工作,60s后停止加热,然后立即将质量为2.7kg的合金球迅速放入乙液体中(从球放入到达到热平衡不计热损失),它们的温度随时间变化图象如乙所示。
(1)加热20s时,乙液体吸收的热量为多少;
(2)甲液体的质量多少;
(3)合金球的比热容为多少?
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)已知加热器每秒钟放出热量1000J,则加热20s时,加热器放出热量
根据题意可知,乙液体吸收的热量
(2)由题意可知,A、B是两个底部装有完全相同的加热器,故加热20s时,甲液体在20s内吸收的热量等于乙液体20s内吸收的热量
加热到20s时,甲液体的温度从10℃升高到40℃,根据可得,甲液体的质量
(3)由乙图可知,加热60s时,乙液体的温度从10℃升高到60℃,则加热60s乙液体升高的温度
因加热20s时乙液体吸收的热量,故加热60s时乙液体吸收的热量为
加热60s乙液体吸收的热量又为
合金球放入乙液体后,乙液体的温度从60℃降低到40℃,则乙液体放热时降低的温度
合金球放入乙液体后,乙液体放出的热量
则两过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的比值
所以
从球放入到达到热平衡不计热损失,则
由图象可知,合金球放入乙液体后,合金球的温度从20℃升高到40℃则合金球升高的温度
由可得,合金球的比热容
答:(1)加热20s时,乙液体吸收的热量为;
(2)甲液体的质量0.3Kg;
(3)合金球的比热容为。
12.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是:在房间地面装饰层下铺设散热管道,通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为45℃时,单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表:
地面装饰材料
散热管材料
陶瓷
塑料
木地板
聚乙烯(PE-RT)
136.6W/m2
103.5W/m2
93.5W/m2
聚丁烯(PB)
125.7W/m2
96.9W/m2
90.0W/m2
(1)若该地暖系统的总水量为2×103kg,将全部的水从5℃加热至45℃,水至少需要吸收多少热量?[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)某家庭木地板的面积为100m2,散热管材料为聚丁烯(PB),供水温度为45℃,则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳?
(3)“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外,你认为还有哪些与科学知识有关的因素?请至少写出两点。
【答案】(1)3.36×108J;(2)3.24×107J;(3)见解析
【详解】解:(1)由题意可知,该地暖系统的总水量为2×103kg,这些水的温度变化量为
水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),根据比热容公式,可知水吸收的热量
水吸收的热量为3.36×108J。
(2)由题意可知,散热管材料为聚丁烯、装饰层材料用木地板时,该家庭地面单位面积上的散热功率P=90.0W/m2,该家庭木地板的面积为100m2,该供暖系统每小时的散热量
该供暖系统每小时的散热量为3.24×107J。
(3)“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外,还与地面装饰层材料、散热管材料、装饰层厚度、供水温度、管间距离等有关。
答:(1)水至少需要吸收3.36×108J的热量;
(2)该供暖系统每小时的散热量为3.24×107J;
(3)“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外,还与地面装饰层材料、散热管材料、装饰层厚度、供水温度、管间距离等有关。
(
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12.3 物质的比热容【七大题型】
题型一、比热容的理解 2
题型二、比热容的应用 2
题型三、比热容的定性比较(公式) 4
题型四、比热容的定性比较(图像) 4
题型五、比热容的比较(定量) 6
题型六、比热容的计算 8
题型七、比较不同物质的吸热能力 9
巩固练习 12
提优练习 16
(
知识点01 物质的比热容
)
比热容: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,叫做这种物质的比热容。
公式:c=Q/m△t
比热容用符号c 表示,它的单位是焦每千克摄氏度,符号是J/(kg · ℃)。
物理意义:比热容是物质的一种属性,数值上等于单位质量的某种物质温度升高/降低1℃所吸收/放出的热量。
【微点拨】
1、比热容是物质本身的一种属性
(1)同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收(或放出)热量的多少及温度的改变无关。
(2)同一种物质在不同的状态下比热容不同,如冰、水的比热容是不同的。
2、水的比热容比较大,是4.2×103J/(㎏·℃)。主要表现:
(1)由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多,我们用水作为冷却剂和取暖用。
(2)由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。夏天,太阳晒到海面上,海水的温度升高过程中吸收大量的热,所以人们住在海边并不觉得特别热;冬天,气温低了,海水由于温度降低而放出大量的热,使沿海气温降得不是太低,所以住在海边的人又不觉得特别冷。
3、计算公式变形:
,式中c表示物质的比热容,m表示物体的质量,△t表示温度变化量(升高或降低的温度)。
题型一、比热容的理解
【典例1】(23-24九年级上·山东德州·阶段练习)关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体吸收或放出的热量越多,其比热容就越大
B.物体的质量越小,其比热容就越大
C.比热容是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量均无关
D.以上说法都不对
【变式1-1】(23-24九年级上·湖北黄石·期中)关于比热容的几种说法中正确的是( )
A.质量相等的不同物质,升高相同温度,比热容一样大
B.选择水作为发动机的冷却剂,是利用水的比热容较大的特点
C.比热容与热量有关,某种物质吸收或放出热量越多,比热容越大
D.砂石的比热容是,它表示砂石升高1℃吸收的热量是0.92×103J
【变式1-2】(23-24九年级上·河南南阳·阶段练习)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.铁块的质量越大,它的比热容越大
B.铜块吸收的热量越多,它的比热容越大
C.温度高的铜块比温度低的铁块的比热容大
D.比热容是物质的一种特性,它跟物体的质量、温度、吸热多少无关
【变式1-3】(23-24九年级上·山东德州·期中)关于比热容的几种说法中正确的是( )
A.单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,在数值上等于这种物质的比热容
B.比热容与热量有关,某种物质吸收或放出热量越多,比热容越大
C.砂石的比热容是,它表示砂石升高1℃吸收的热量是
D.相同温度的不同物质,比热容一样大
题型二、比热容的应用
【典例2】(2024·湖北恩施·模拟预测)长江三峡水利枢纽工程,具有发电和防洪等重大功能。三峡大坝蓄水后,库区附近气温的变化没有原来那么显著了,这反映出( )
A.受水比热容影响大,水温度变化小 B.水浪减小影响大,水的温度变化小
C.水流变慢影响大,水的温度变化小 D.水蒸发形成气层,水的温度变化小
【变式2-1】(23-24九年级下·湖北宜昌·阶段练习)下列哪个现象或应用与水的比热容大这一特性无关( )
A.生物体内水的比例很高
B.人体运动后会排汗
C.城市公园用池塘调节气温
D.北方冬天供暖系统以水为介质
【变式2-2】(23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习)下列事例中没有利用水的比热容大的是( )
A.图甲,洒水车洒水清洁路面
B.图乙,热水袋用水取暖
C.图丙,早春夜晚向稻田灌水以保温
D.图丁,造人工湖调节气温
【变式2-3】(23-24九年级上·广东河源·阶段练习)根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是( )
物质
比热容[J/(kg·℃)]
物质
比热容[J/(kg·℃)]
水银
0.14×103
沙石
0.92×103
水
4.2×103
冰
2.1×103
A.制作体温计常用水银做介质,原因之一是水银的比热容小
B.北方楼房中的暖气用水做介质,利用了水的比热容大的特性
C.由于水比沙石的比热容大,所以沿海地区的昼夜温差比内陆地区大
D.水和冰的比热容不同,说明比热容与物质的状态有关
(
知识点02 热量的计算
)
1、吸热公式:Q吸=cm(t-t0)
式中Q吸表示物体吸收的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体原来的温度,t表示物体后来的温度。(t-t0)表示温度的升高量。
2、放热公式:Q放=cm(t0-t)
式中(t0-t)表示物体温度的降低量。
【微点拨】
物体吸收或放出热量的多少由物体的比热容、物体的质量和物体的温度升高(或降低)的乘积决定,跟物体的温度高低无关。
题型三、比热容的定性比较(公式)
【典例3】(2024·广东广州·一模)初温相同的三块金属甲、乙、丙,甲、乙质量相等材料不同,乙、丙材料相同质量不等,均匀加热甲、乙、丙,让它们吸收相等的热量,末温,以上过程不发生物态变化,比较三者质量m和比热容c大小,则( )
A. B. C. D.
【变式3-1】(2024·北京大兴·一模)利用如图所示的实验装置比较水和食用油的吸热能力,使用相同规格的电加热器分别对质量相同的水和食用油进行加热(不计热量损失)。下列说法中正确的是( )
A.加热相同的时间,食用油吸收的热量比水多
B.加热相同的时间,食用油升高的温度多,说明食用油的吸热能力强
C.升高相同的温度,食用油比水用时短,说明食用油的吸热能力强
D.食用油的温度升高,内能增大,是用热传递的方式改变内能的
【变式3-2】(2024·安徽合肥·二模)质量、初温均相同的甲、乙两物体,在吸收相同热量的情况下,甲的末温比乙的末温高;则质量、初温均相同的甲、乙两物体,在放出相同热量的情况下,甲的末温比乙的末温 (选填“高”或“低”)。
题型四、比热容的定性比较(图像)
【典例4】(2024·安徽合肥·二模)质量相等的甲、乙两个物体吸收热量,温度升高,二者升高的温度与吸收热量的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲物体的比热容大 B.甲物体的吸热能力强
C.乙物体的比热容大 D.乙物体的吸热能力弱
【变式4-1】(23-24九年级上·内蒙古乌兰察布·期中)如图甲所示,把凉牛奶放在热水里加热,经过较长的一段时间,牛奶和热水的温度随时间变化的图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.a是牛奶温度变化的图像 B.牛奶和水的比热容相同
C.水的温度变化比牛奶快 D.水和牛奶最后的温度相同
【变式4-2】(2024·黑龙江哈尔滨·二模)初温质量相同的两种液体用相同的电加热器加热,在加热过程中温度随时间变化的图像。根据图像可判断出比热容大的物质是图像 (选填“a”或“b”),判断依据是: 。
【变式4-3】(2024·陕西西安·模拟预测)使用相同酒精灯、相同的装置分别给质量相等的甲、乙两种液体加热,绘制的温度——时间关系图像如图,则从开始加热到t2时刻,甲、乙吸收热量的关系Q甲 Q乙,甲、乙两种液体比热容大小关系c甲 c乙。
题型五、比热容的比较(定量)
【典例5】(23-24九年级上·湖北黄冈·阶段练习)在实验探究中小明得到水的比热容比煤油的大的结论。图是实验装置,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着石棉网同时对两试管加热。图中的哪一图线能反映该实验情况( )
A. B.
C. D.
【变式5-1】(2024·湖南·模拟预测)小明用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况。将分别盛有50g水和50g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热,温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知,下列说法正确的是( )
A.加热2min,水吸收的热量大于油吸收的热量
B.油的比热容为
C.第2~3min内,油吸收的热量为
D.小乐用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为A,则
【变式5-2】(23-24九年级上·青海西宁·阶段练习)甲、乙两物体的质量之比是3︰1,它们吸收的热量之比是2︰1,比热容之比是3︰2,则甲、乙两物体升高温度之比为( )
A.9︰1 B.4︰9 C.9︰4 D.1︰9
【变式5-3】(2024·山东泰安·一模)用两个相同的电加热器给质量和初温相同的甲、乙两种物质加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
①乙物质的吸热能力小于甲物质的吸热能力
②0~10min甲、乙两种物质吸收的热量之比为2∶1
③甲、乙两种物质的比热容之比为1∶2
④当甲、乙两物质都升高至60℃,甲、乙两种物质吸收的热量之比为1∶2
A.只有①②正确 B.只有③正确
C.只有②④正确 D.只有③④正确
【变式5-4】(23-24九年级上·四川眉山·期中)用相同电热棒给水和某种液体加热,这两种液体的温度随加热时间的图线如图所示,若这两种液体的质量相同,则某液体的c= ;若这两种液体的比热容关系为c水=2c液,则m水∶m液= 。[]
题型六、比热容的计算
【典例6】(2024·上海黄浦·三模)质量为0.1千克的水温度从10℃升高到30℃。
(1)求水升高的温度。
(2)求水吸收的热量。[]
【变式6-1】(2024·云南楚雄·三模)质量均为1kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们的温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容,。则0~12min另一种液体放出的热量为 J;另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。
【变式6-2】(23-24九年级下·广东广州·阶段练习)如图所示,是小羽同学做冰熔化实验时绘制的温度-时间图像,冰的质量是0.1kg,若相同时间内物质吸收的热量相同,谓你根据图像,计算:[c水=4.2×103J/(kg·℃),q燃烧=3×107J/kg]
(1)CD阶段物质吸收的热量是多少?
(2)BC阶段物质吸收的热量是多少?
(3)请你根据图像分析说明冰的比热容与水的比热容的关系。
【变式6-3】(2024·广西·二模)一个能装水100L的太阳能晒水箱,其接收太阳能的面积为2m2,该晒水箱接受的太阳辐射能力为E=3.2×106J/(h·m2)。求:
(1)如果每天接收太阳能的时间为8h,则该晒水箱每天可以接收多少焦的太阳能?
(2)由于热量的散失等原因,水的吸热效率只有42%。那么,该晒水箱一天吸收的太阳能可使100L的水从20℃升高到多少℃?(ρ水=1.0×l03kg/m3)
(
知识点03 探究比较不同物质的吸热能力
)
1、提出问题:物体温度升高,吸收热量的多少与哪些因素有关?
2、猜想与假设
以水为例:水吸热的多少,与水的质量,水的温度升高有关,不同物质,质量相同,温度升高相同吸热是否相同呢?
总结:物体吸热多少与物质的种类,物体的质量,物体升高的温度有关。
3、制定计划与设计实验
温馨提示:注意控制变量法的使用,取质量相同,初温相同的水和煤油,升高相同的温度,看吸热是
否相同。(以加热时间的多少来看吸热的多少)
4、进行实验与收集证据
物质种类
质量m/kg
初温t/℃
末温t/℃
温度变化△t/℃
加热时间T/min
水
水
煤油
煤油
5、分析与论证:
相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸热是相同的;
相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸热是不同的。
6、评估、交流与合作
7、分析误差的原因
题型七、比较不同物质的吸热能力
【典例7】小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图甲),以探究水和煤油的吸热升温快慢。
(1)实验需要用到天平,目的是 ;
A.让两个酒精灯中的酒精质量相等
B.让相同烧杯中水和煤油的质量相等
C.同时满足A和B
(2)加热10min,水吸收的热量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)煤油吸收的热量;
(3)在加热中,某个时刻水中温度计的示数如图乙所示,则读数为 ℃;
(4)小明根据实验中所测得的数据,作出了水和煤油的温度随时间变化的图像,如图丙所示,水和煤油比较, (选填“水”或者“煤油”)的吸热能力强;
(5)从实验中还发现:水沸腾时的温度特点是 ,当时水面的气压 (选填“大于”、“小于”或“等于”)一个标准大气压。
【变式7-1】为比较两种液体的吸热能力,小军用图中两个相同的装置做实验,实验器材还有天平和钟表。收集的实验数据记录如下表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
45
液体2
50
20
5
68
(1)实验中,用 间接反映液体吸收热量的多少;
(2)通过分析表中数据可知, (选填“液体1”或“液体2”)的吸热能力较强。物理上用 这个物理量来描述物质的吸热能力;
(3)若升高同样的温度, (选填“液体1”或“液体2”)需要加热的时间短。
【变式7-2】(23-24九年级下·湖北·阶段练习)在“比较不同物质吸热的情况”实验中,实验装置如图所示。
(1)实验中应量取 相等的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用规格 的电加热器加热。通电后,烧杯中液体内能增加是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式。
(2)实验记录的数据如表格所示。从开始加热到均升高到42℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q 甲 Q乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(3)物理学中用比热容表示物质的吸热能力,由实验数据可知甲乙两种液体的比热容之比c甲∶c乙= 。
【变式7-3】(2024·江苏淮安·一模)小明利用图1所示实验装置“探究不同物质吸热升温的现象”,其操作如下:
(1)在两个相同的烧杯中分别装入 相等的甲、乙两种不同物质;
(2)用相同的酒精灯加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,根据实验数据绘制成温度与时间关系的图像(如图2所示);完成该实验,除天平和温度计外,还需要一个测量工具是 ;
(3)为了比较甲、乙物质的吸热本领,请你设计一个可行方案: ;
(4)分析图2可知,两温度计示数都升高到40℃时,甲增加的内能 (选填“>”、“=”或“<”)乙增加的内能:
(5)由图2可知: ;
(6)下列现象可用比热容知识来解释的是 ;
A.夏天在教室洒水,感到凉爽 B.金属勺装有塑料手柄
C.楼房内的“暖气”用水作为介质 D.导线外面包裹胶皮
巩固练习
一、单选题
1.(2024九年级下·全国·专题练习)下列的单位中,比热容的单位是( )
A.Pa B.kg/m3 C.J D.
2.(2024·江苏连云港·一模)下列现象中,不能用比热容解释的是( )
A.中午沙子很烫、海水较凉
B.汽车发动机用水做冷却剂
C.我国西北沙漠地区日温差较大
D.火箭采用液态氢作为燃料
3.(吉林省松原市前郭南部学区2023—2024学年名校调研九年级第六次模拟测试物理)炎炎夏日的中午,将井水盛入盆中,置于阳光下晾晒,下列说法不正确的是( )
A.水的温度升高 B.水的蒸发加快
C.水的比热容变大 D.水分子的运动更剧烈
4.(2024·吉林白山·二模)松花江是中国东北地区的一条重要河流。水能较好地调节气候,是因为水的( )
A.温度高 B.内能大 C.沸点高 D.比热容大
5.(2024·湖北武汉·模拟预测)如图所示是加热﹣30℃的冰的温度随时间变化的图像,根据图像下列判断正确的是( )
A.AE是冰的熔化过程,熔化需要吸热
B.水的沸点是98℃,说明当地的大气压大于一个标准大气压
C.冰熔化时不断吸热,温度保持0℃不变,说明冰是晶体
D.加热相同时间时,冰升温比水快,说明冰的比热容比水大
6.(2024·江苏常州·一模)已知水的比热容为,在一个标准大气压下,2kg、20℃的水吸收了4.2×105J的热量后,其温度升高了( )
A.100℃ B.70℃ C.50℃ D.30℃
7.(23-24九年级下·北京·阶段练习)如图装置,用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上,两试管装有质量相同的不同种液体,温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触,传感器通过数据采集线与计算机相连接,在计算机上得到的实验图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.吸收相同的热量,甲升温比乙多
B.甲的比热容大
C.甲、乙升高相同的温度,甲吸收热量多
D.加热时间,甲吸收热量多
8.(23-24九年级上·重庆江津·期中)如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水,并用不同加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图,则下列说法正确的是( )
A.甲杯水中每分钟吸收的热量为2.52×105 J
B.甲乙两杯中的加热器每分钟放出热量之比为9︰4
C.加热相同时间,甲乙两杯水升高的温度之比2︰1
二、填空题
9.汽车发动机工作时会产生大量的热,通常用水做冷却剂,这是因为质量相同的水和其他物质比较,水的 比较大,升高相同的温度时,水吸收的热量 (选填“多”“少”或“一样多”)。
10.(2024·重庆·一模)小一使用如图甲所示的实验装置探究物质的熔化规律,将质量为0.1kg冰块放入一个试管中,然后将试管浸泡在盛有温水的烧杯中,同时用温度计测量冰块的温度。
①小一绘制了温度计示数随时间变化的图像如图乙,由图可知冰块是 (选填“晶体”或“非晶体”);
②4min时,试管内的物体处于 态(选填“固”“液”或“固液共存”)。若已知冰块的比热容为则在0~2min, 冰块吸收的热量为 J。
11.(2024·河南驻马店·三模)如图所示,小涵在学习热学知识:
(1)如图甲所示,用体温计测量体温,该体温计的示数是 ℃。体温计中的测温物质用水银,是因为水银的比热容较 ;
(2)如图乙所示将冰块放入易拉罐中并加入适量的盐,用筷子搅拌一会儿,会观察到易拉罐的下部和底部出现白霜,此过程发生的物态变化是 ,该过程 热。
12.(2024·陕西渭南·二模)牛奶具有补充蛋白质、补钙、镇静安神等功效。某牛奶的包装盒上标有“净含量250 mL(260g)”字样,此牛奶的密度是 kg/m³。小明用热水加热该盒装牛奶,5min后牛奶的温度升高了40℃,牛奶吸收的热量为 J;牛奶喝去一半后,剩余一半的密度 (选填“变大”“不变”或“变小”)。[牛奶的比热容为2.5×103J/(kg·℃)]
13.(23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习)把一金属块加热到100℃,投入到15℃的一杯水中,水温升高到20℃;迅速取出金属块,放到火炉里加热很长时间后,此时水温已经降到17℃,拿出金属块迅速投入那杯水中,水温又升高17℃,已知水的质量为金属质量的2倍,则金属块的比热容为 ,火炉的温度是 ℃。(不计热量损失)
三、计算题
14.(2024·上海黄浦·二模)质量为2千克的水温度降低5℃,求水放出的热量Q放。[c水=4.2×103焦/(千克·℃)]
答:水放出的热量为4.2×104J。
15.(23-24九年级上·辽宁沈阳·阶段练习)某物理兴趣小组的同学用煤炉给20kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。水的比热容为,求:经过6min时间加热,水所吸收的热量。
16.(2024·山东济南·一模)为使每个学生喝上放心安全的直饮水,济阳区大部分学校购置了饮水机。某饮水机的出水温度在20~45℃之间,适合学生直接饮用。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),求该饮水机将35kg水由15℃加热至35℃需要吸收多少热量?
17.(23-24九年级上·江苏南通·阶段练习)甲、乙两物体的质量之比为4∶1,用两个相同的酒精灯分别给它们加热(酒精燃烧放出的热量全部被甲和乙吸收),如图所示为甲、乙两物体的温度随时间的变化图象,若甲的比热容为,则:
(1)经过4分钟甲、乙升高的温度之比?
(2)乙的比热容为多少?
提优练习
一、单选题
1.(2024·广东广州·一模)一标准大气压下,温度为0℃的水和-16℃的冰块,两者质量相等。把冰块放到水中,最终形成了一块大冰块。忽略它们与外界之间的热传递。则( )
A.原来0℃水的内能,和后来整个大冰块的内能相等
B.根据以上信息,能证明水的比热容大于冰的比热容
C.水在结冰的过程中,水温不变,所以水的内能保持不变
D.后来大冰块的温度高于-8℃
2.(23-24九年级上·河南新乡·阶段练习)物体A,B的质量相等,把它们加热到相同的温度,然后再把它们分别放入等质量、同温度的水里,A物体能使水温升高10℃,B物体能使水温升高20℃,设A的比热容为,设B的比热容为CB则( )
A. = B. =2.5
C. >2 D. <
3.(23-24九年级上·四川成都·期中)材料物理学领域研制出新材料时,往往需要研究材料的热学性质。质量相等的甲、乙两种固态物质在用相同热源加热时,温度随时间变化的图像如图所示,若不计热损失,已知固体甲的比热容为。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两者有不同的熔点,甲的熔点更高
B.在各自的熔化过程中,乙比甲吸收的热量多
C.固体乙的比热容为
D.人们常用液体来冷却发热的机器,乙物质更适合做冷却剂
4.A、B两物体质量相等、温度均为20℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为60℃,现将放A入甲杯、B放入乙杯,热平衡后甲杯水温降低了5℃,乙杯水温降低了10℃,不考虑热量的损失,则A、B两物体的比热容之比为( )
A.1︰2 B.3︰7 C.2︰3 D.4︰7
5.(23-24九年级上·福建厦门·阶段练习)在两个相同的杯子内,盛有质量相等的热水和冷水,在不计热损失的情况下。将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高( )
A.6℃ B.7℃ C.8℃ D.9℃
二、填空题
6.(23-24九年级上·安徽宿州·阶段练习)火箭发射时的高速尾焰温度超过3000℃,对发射台影响巨大,所以在点火后5-15s之间,要喷射200t淡水,利用这些水瞬间的物态变化来容纳这个尾焰(如图)。若水的初温为20℃,当时大气压为一个标准大气压,这些水从开始吸热到全部沸腾至少吸收 J的热量。[]
7.质量和初温相等的甲、乙两种金属块,先将甲放入低温的水中,水温升高了Δt;取出甲,再把乙放入同一杯水中,水温又升高了Δt,比较甲、乙两种金属的比热容(不考虑热量及水质量的损耗),则 (选填“大于”“小于”或“等于”)。
8.(23-24九年级上·辽宁丹东·阶段练习)甲、乙两个初温相等的物体质量相等,它们的比热容之比为c甲∶c乙=3∶1,让他们各吸收600J的热量后,再把它们放在一起相互接触(无热损失),在达到热平衡的过程中,它们之间传递的热量为 J。
9.(23-24九年级上·山东淄博·期末)在“探究物质熔化规律”的实验时,某物质的温度随时间变化图象如图所示。该物质液态时的比热容为4.2×103J/(kg·℃),质量为20g,由图可知,该物质熔化过程中BC段吸收的热量为 J。该物质固态时的比热容是 J/(kg·℃)。
三、计算题
10.(23-24九年级上·山东菏泽·期末)如图甲所示,把质量为250g的凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热,经过一段时间,牛奶和热水的温度随时间的变化图象如图乙所示。已知c水=4.2×103J/(kg·℃),c奶=2.5×103J/(kg·℃)。求:
(1)牛奶不再升温时吸收的热量;
(2)若损失的热量占60%,则水放出的热量;
(3)水的质量是多少千克(结果保留两位小数)。
11.(23-24九年级上·重庆沙坪坝·期中)如图甲所示,A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器,加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收,已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中,其中甲液体的比热容2×103J/(kg·°C):让两个加热器同时开始工作,60s后停止加热,然后立即将质量为2.7kg的合金球迅速放入乙液体中(从球放入到达到热平衡不计热损失),它们的温度随时间变化图象如乙所示。
(1)加热20s时,乙液体吸收的热量为多少;
(2)甲液体的质量多少;
(3)合金球的比热容为多少?
12.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是:在房间地面装饰层下铺设散热管道,通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为45℃时,单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表:
地面装饰材料
散热管材料
陶瓷
塑料
木地板
聚乙烯(PE-RT)
136.6W/m2
103.5W/m2
93.5W/m2
聚丁烯(PB)
125.7W/m2
96.9W/m2
90.0W/m2
(1)若该地暖系统的总水量为2×103kg,将全部的水从5℃加热至45℃,水至少需要吸收多少热量?[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)某家庭木地板的面积为100m2,散热管材料为聚丁烯(PB),供水温度为45℃,则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳?
(3)“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外,你认为还有哪些与科学知识有关的因素?请至少写出两点。
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