内容正文:
13.1 热量 比热容【五大题型】
考点01 热量
1.热传递过程中,传递的热的多少叫作热量。热量的单位是焦耳。
2.物质的质量越大、温度升得越高,它吸收的热量就越多。
考点02 比热容
1.一定质量的某种物质,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,叫作这种物质的比热容。
2.比热容用c表示,单位:焦每千克摄氏度,符号:J/(kg·℃)。
3.水的比热容为4.2×103J/(kg·C),它表示的物理意义是:1kg的水温度升高1℃吸收的热量为4.2×103J。
4.比热容是物质的一种特性,只与物质的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等
无关。不同的物质,比热容一般不同。
5.水的比热容较大的应用
(1)传热介质:北方楼房中的暖气用水作为介质。
(2)调节温度:内陆地区温差比沿海地区大。
考点03 热量的计算
1.物体吸收热量的公式:Q吸=cm△t=cm(t-t0)。
2.物体放出热量的公式:Q放=cm△t=cm(t0-t)。
3.热平衡方程:发生热传递时,若不计热量损失,则有Q放=Q吸。
【题型一 比较不同物质的吸热能力】
1.(2024•湖北中考)如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
解:A、加热器a、b规格相同,经过相同的时间,产生的热量相同,故A错误;
B、比热容是物质的一种特性,与物体质量、温度高低、吸放热多少都没有关系,吸热能力不受外界条件影响,故B错误;
CD、由图乙知,升高相同的温度,b加热时间长,b吸热多,b的吸热能力强,故D错误、C正确;
答案:C。
2.(2025•无锡模拟)探究“比较不同物质的吸热能力”时,同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水,装置如图。下列说法正确的是( )
A.在本实验中,物体吸热多少是由物质的种类决定的
B.实验中,加热相同的时间,末温低的物质吸热能力强
C.实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子吸热能力较强
D.实验中,将沙子和水加热到相同温度时,它们吸收的热量相同
解:A、在本实验中,物体吸热多少是由加热时间决定的。故A错误;
B、实验中,加热相同的时间,说明吸收的热量相等,据Q=cmΔt,末温低的物质比热容大,吸热能力强。故B正确;
C、实验中,沙子吸热升温较快,据Q=cmΔt,说明沙子的比热容小,吸热能力弱,故C错误;
D、将沙子和水加热到相同温度时,据Q=cmΔt,水的比热容较大,故水吸收的热量多,故D错误。
答案:B。
3.(2024•石家庄期中)在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中,量取沙子和水时,要保证它们的质量 相等 ;用酒精灯分别加热沙子和水,沙子和水的温度升高, 内 能增加;如果采用升高相同温度,比较加热时间的方式,得到的图象应是甲、乙两种图象中的 乙 。
解:在“探究不同物质吸热升温的现象”实验时,需要控制水和沙子的质量相同;
用酒精灯分别加热沙子和水,沙子和水会吸收热量,温度升高,内能变大;
由图甲可知,此时的加热时间相同,升高的温度不同,由图乙可知,升高的温度相同,加热时间不同,应选择乙。
答案:相等;内;乙。
4.(2024•济宁期末)为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据记录如图表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
70
(1)从表中数据可知,水和食用油的质量 相同 (选填“相同”或“不相同”),加热结束时,食用油的温度比水温度 高 (选填“高”或“低”)。
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,此时,水吸收的热量 大于 (选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
(3)实验表明, 水 (选填“水”或“食用油”)吸热的能力更强。
解:(1)从表中数据可知,水和食用油的质量都是60g,它们的质量相同。加热结束时,食用油的温度和水的温度分别是70℃、45℃,食用油的温度高。
(2)用相同的加热装置对水和食用油加热,在相等时间内水与食用油吸热的热量相等,加热时间越长,液体吸收的热量越多;要使水和食用油的最后温度相同,水的加热时间更长,水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
(3)由Q=cmΔt知:质量相同的物质,升高相同的温度,吸收热量多的物质比热容大。
因为水和食用油的质量相同,它们的初温相同,要使水和食用油的最后温度相同,水吸收的热量大于食用油吸收的热量,所以水的比热容大,即水吸热的能力更强。
答案:(1)相同;高;(2)大于;(3)水。
5.(2024•泰州中考)小明用如图所示的实验装置来探究“不同物质吸热升温的现象”。
(1)实验中需要控制一些条件相同,以下选项中不需要的是 B 。
A.酒精灯火焰的大小相同; B.酒精灯里酒精的质量相同
C.水和沙子的质量相同; D.烧杯的规格相同
(2)实验数据记录如表所示,根据数据分析。
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
29
38
47
56
水
20
22
24
26
28
①加热相同的时间,沙子的温度上升得多,两者吸收的热量Q沙 = Q水(</=/>);
②升高相同的温度,发现沙子用时短,说明 水 的吸热本领强。
(3)小明还发现刚开始加热时,沙子升温速度比水小,可能的原因是: 未充分搅拌沙子 。
(4)夏天夜晚,小明赤脚走在海边的沙滩上与走进海水里相比,感觉 沙滩 比较凉。
解:(1)该实验采用控制变量法,加热时要控制酒精灯火焰大小相同、火焰与烧杯底距离相等、使用相同的烧杯装入等质量的水和沙子,不需要控制酒精灯里的酒精相同,故B不需要;
(2)①加热相同的时间,两物质吸收的热量相同;②分析实验数据可知:加热相同的时间,沙子升高的温度高,所以水吸热能力强;故质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热的时间比沙子长,则水吸收的热量大于沙子吸收的热量;
(3)实验中仔细观察的小明同学还发现:刚开始加热时,沙子升温速度比水小,可能的原因是:沙子开始受热不均匀;
(4)水的比热容较大,相同质量的水和沙子比较,放出相同的热量,水的温度降低的少,所以沙子比较凉。
答案:(1)B;(2)①=;②水;(3)未充分搅拌沙子;(4)沙滩。
6.(2024•武汉模拟)某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
(1)加热前,在一个烧杯中倒入240mL的水,为了使水和煤油的质量相同,需要在另一个相同烧杯中倒入 300 mL的煤油。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3)
(2)用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油,每隔1min记录一次温度,整个实验操作无误。图乙中,若图线②反映水的温度随时间的变化规律,则图线 ① (填序号)可以反映煤油的温度随时间的变化规律,加热过程中,煤油的热值 不变 (填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)同时停止加热,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,水放出的热量与降低的温度之比 大于 (填“大于”“等于”或“小于”)煤油放出的热量与降低的温度之比。
解:(1)水的体积:V水=240mL=240cm3;水的质量:m水=ρ水V水=1.0g/cm3×240cm3=240g;
煤油的质量m油=m水=240g;煤油的体积:V油300cm3;
(2)可观察图象,在加热时间相同的情况下,①的温度变化量大,故①的吸热能力弱。又因②是水的温度随时间的变化规律图象,水的比热容又大于煤油的比热容,故①为煤油;热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,所以加热过程中,其热值大小不变;
(3)由Q=cmΔt可知:放出的热量与降低的温度之比cm,所以在质量和放出热量相同的情况下,比热容与降低的温度成反比,故水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比。
答案:(1)300;(2)①;不变;(3)大于。
【题型二 比热容的概念及其计算】
7.(2024•重庆期末)关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的质量越大,它的比热容就越大
C.当吸收或放出相同热量时,比热容较大的物质温度变化也大
D.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
解:比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与物体吸收或放出的热量、温度的变化、质量的大小均无关,所以ABC错误,D正确。
答案:D。
8.(2024•南京中考)根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
熔点/℃
密度/(kg/m3)
比热容/[J/(kg•℃)]
铁
1535
7.9×103
0.46×103
铜
1083
8.9×103
0.39×103
铝
660
2.7×103
0.88×103
A.用铜质容器可以熔化铁块和铝块
B.体积相同的铁钉和铜钉所含的物质一样多
C.质量相等的铁块和铜块升高相同的温度,铁块吸收的热量多
D.铝块的质量发生变化,它的熔点、密度、比热容也发生变化
解:A、铜的熔点比铝的高,比铁的低,铜质容器可以熔化铝块,不能熔化铁块,故A错误;
B、铜的密度大于铁的密度,体积相同的铜钉所含的铜比铁钉所含的铁多,铜钉的质量大于铁钉的质量,故B错误;
C、铁的比热容大于铜的比热容,根据Q吸=cmΔt,质量相等的铁块和铜块升高相同的温度,铁块吸收的热量多,故C正确;
D、铝块的质量发生变化,它的熔点、密度、比热容都不会发生变化,故D错误。
答案:C。
9.(2023•广州中考)以下过程不发生物态变化。初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量,甲的末温比乙的低;那么,初温相同的甲、乙放出相同热量,( )
A.甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一个大
解:根据题意可知,甲、乙的初温相同,吸收相同热量后,甲的末温比乙的低,这说明甲的温度变化较小,则初温相同的甲、乙,放出相同的热量后,甲的温度变化小,所以甲的末温比乙的高,故AD错误;
由于不知道甲、乙的质量大小关系,根据c可知,无法判定甲、乙比热容的大小,故B正确,C错误。
答案:B。
10.(2024•怀化期末)用两个相同的电加热器分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,两液体的温度随时间变化关系图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.加热相同的时间,甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度
C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.升高相同的温度,两液体吸收的热量相同
解:
(1)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,故C错;
(2)由图象可以看出,当加热时间相同时,即吸收的热量相同时,甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度,故B正确;
(3)由图象可以看出,升高相同的温度,乙的加热时间长,乙吸收的热量多,故D错;
(4)根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下,谁的温度升高得多,它的比热容小;在其它条件相同时,甲液体升高的温度较高,所以甲液体的比热容小于乙液体的比热容,故A错。
答案:B。
11.(2024•赣州期中)如果相互接触的两个物体之间发生了热传递,是因为它们之间具有不同的 温度 (选填“内能”或“温度”)。甲、乙两物块的质量和初温都相同,甲的比热容大于乙的比热容。在它们吸收相同的热量后,将二者相互接触,则接触后热量从 乙传到甲 (选填“甲传到乙”或“乙传到甲”)。
解:发生热传递的条件是两个物体之间存在温度差,所以相互接触的两个物体之间发生了热传递,是因为它们之间具有不同的温度。
因甲、乙两个物体的质量、初温均相同,甲的比热容大于乙的比热容,所以当它们吸收相同的热量后,乙升高的温度值比甲升高的大,所以甲的温度会低于乙的温度;当它们接触后,温度高的乙会向温度低的甲传递热量,乙放出热量、内能减少,甲吸收热量、内能增加。
答案:温度;乙传到甲。
12.(2024•宜昌期中)将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上,经过一段时间后,观察到的现象如图所示,则三块金属比热容 丙 最大,放热本领 丙 最强。(选填“甲”“乙”或“丙”)。
解:金属块丙下方的石蜡熔化快,说明金属块丙放出的热量多,甲、乙、丙的初温、末温都是相等的,温度变化值就是相同的,根据公式Q放=cm(t0﹣t)可知:甲、乙、丙三个金属块的质量、温度的变化值是相等的,金属块丙放出的热量多,所以金属块丙的比热容比较大,放热能力更强。
答案:丙;丙。
【题型三 利用比热容解释自然现象】
13.(2024•福建中考)水约占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的( )
A.热值 B.密度 C.温度 D.比热容
解:人体内水的比例很大,有助于调节自身的温度,是利用了水的比热容大的特点,当环境温度变化较快时,水的温度变化相对较慢,从而有助于调节人体自身的温度。
答案:D。
14.(2023•常州中考)家用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图甲所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图乙、图丙所示的情形通常分别发生在( )
A.白天、夜晚 B.夜晚、白天 C.白天、白天 D.夜晚、夜晚
解:水的比热容比泥土、沙石的大,白天太阳照射时,水面温度上升得慢,陆地温度上升得快,热空气上升,冷空气补充,风从海面吹向陆地,形成海风,所以白天风力发电机旋翼朝向大海,如图乙所示;
晚上,气温下降,水面温度下降得慢,温度高一些,热空气上升,风从陆地吹向海面,形成陆风,所以夜晚风力发电机旋翼朝向陆地,如图丙所示。
答案:A。
15.(2025•济南期中)街头“糖炒栗子”是很多人喜爱的零食,为了让栗子快速、均匀加热,常常将砂石与栗子混合在一起翻炒,这主要是利用了砂石( )
A.比热容较大,同样的加热情况下,温度上升的较高
B.比热容较小,同样的加热情况下,温度上升的较高
C.比热容较大,同样的加热情况下,温度上升的较低
D.比热容较小,同样的加热情况下,温度上升的较低
解:为了让栗子快速、均匀加热,常常将砂石与栗子混合在一起翻炒,这主要是利用了砂石比热容较小,同样的加热情况下,温度上升的较高,这样可使栗子快速变熟。故B正确,ACD错误。
答案:B。
16.(2024•天津期末)水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生产、生活服务。下列事例不是主要利用这一特性的是( )
A.夏天洒水降温
B.汽车发动机用循环水冷却
C.让热水流过散热器供暖
D.傍晚向稻田里放水以防冻坏秧苗
解:A、夏天,我们在室内地板上洒水后往往感觉凉爽一些,是因为水蒸发吸热,能够降低周围温度,所以我们感到凉爽,故A符合题意;
B、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,所以汽车发动机用循环水冷却,故B不符合题意;
C、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,所以让流动的热水流过散热器取暖,故C不符合题意。
D、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以晚上向秧苗田里放水,水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗,故D不符合题意。
答案:A。
17.(2024•重庆期末)2024年9月22日,中国科学院物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的“水冷磁体”取得重大突破,如图。磁体在工作时需要产生大量的热量,需要用高速流动的水来冷却是因为水的 比热容 大,当该装置内的水使用一段时间后质量减少了,其比热容 不变 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
解:因为水的比热容大,和相同质量的其它物质相比,升高相同温度,可以吸收更多的热量,所以需要用高速流动的水来冷却。当该装置内的水使用一段时间后质量减少了,其比热容不变。
答案:比热容;不变。
18.(2024•咸阳期中)由于海水的比热容 大于 陆地上砂石的比热容,所以在沿海地区海水表面的气温比陆地上的气温变化 小 。当出现如图所示的风向,通常发生在 夜晚 (选填“夜晚”或“白天”)。
解:海水的比热容比泥土、沙石的大,在同样吸热和放热的情况下,沿海地区海水表面的气温比陆地上的气温变化小;
白天太阳照射时,水面温度上升得慢,陆地温度上升得快,热空气上升,冷空气补充,风从海面吹向陆地,形成海风;晚上,气温下降,水面温度下降得慢,温度高一些,热空气上升,风从陆地吹向海面,形成陆风,由图可知,此时地面附近的空气从陆地吹向海洋,形成陆风,故出现如图所示风向时,通常发生在夜晚,且海水温度较高。
答案:大于;小;夜晚。
【题型四 热量的计算】
19.(2024•菏泽期中)甲、乙两种物质,质量之比是3:2,比热容之比是2:5,升高的温度之比是2:1,则吸收的热量之比是( )
A.5:3 B.6:5 C.15:4 D.4:15
解:由题可知,质量之比是3:2,比热容之比是2:5,升高的温度之比是2:1,根据Q=cmΔt可得吸收的热量之比是:6:5,故B正确。
答案:B。
20.(2024•泉州期中)将质量和初温均相同的煤油和水分别倒入两个完全相同的试管中,然后将这两个试管同时放入温度较高的热水中,如图所示,经过足够长的时间后,试管中的煤油和水从热水中吸收的热量分别为Q1、Q2,温度升高分别为Δt1、Δt2,则下列关系正确的是( )(c水=2c煤油)
A.Q2=2Q1,Δt1=Δt2 B.Q1=2Q2,Δt1=Δt2
C.Q2=2Q1,Δt1<Δt2 D.Q1=2Q2,Δt1>Δt2
解:煤油和水的质量相等、初温相同,分别倒入两个完全一样的试管中,且c水=2c煤油,经过足够长的时间以后,试管中的煤油和水的末温相同,已知初温相同,则升高的温度相同,即Δt1=Δt2;由Q吸=cmΔt可得,水从热水中吸收的热量是煤油的2倍,即Q2=2Q1,故A正确。
答案:A。
21.(2024•西安期中)质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),c水>c液。下列说法中不正确的是( )
A.0~12min乙温度降低了40℃
B.0~12min甲放出了4.2×104J的热量
C.乙物质的比热容为2.1×103J/(kg•℃)
D.乙物质是水
解:D、时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图可以看出,放热12min乙液体的温度降低得多,甲液体温度降低少,由公式Q放=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,甲的温度降低少,甲的比热容大,而两种液体一种液体是水,甲是水,故D错误;
B、由图可知,乙液体的初温是60℃,12分钟后乙液体的末温是20℃,乙液体温度降低了40℃,故B正确;
AC、由图可知,甲液体(水)在12min内由60℃降低到40℃,降低的温度是60℃﹣40℃=20℃,
所以甲液体(水)放出的热量:Q放=c水mΔt水=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×20℃=4.2×104J,
在相同时间内放出的热量相等,在12min内乙液体放出的热量等于甲液体(水)放出的热量,大小为4.2×104J,
由Q放=cmΔt得乙液体的比热容:c乙2.1×103J/(kg•℃),故AC正确。
答案:D。
22.(2024•成都中考)某固态物体的质量为m,其物质的比热容为c,用稳定的热源对它加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),到t3时刻停止加热,然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度,最后绘制出温度随时间变化的图像(如图)。下列说法正确的是( )
A.在0~t2时间段,该物体吸收的热量为cm(T2﹣T1)
B.在t2~t4时间段,该物质的比热容先增大后减小
C.在t4~t5时间段,该物体放出的热量为
D.该物质在t5~t6时间段的比热容等于在0~t1时间段的比热容
解:结合图像,对选项逐个分析:
A、0﹣t1时间内,物质吸收的热量可以用公式cm△t来求解,但是t1~t2处于熔化阶段,温度不变、持续吸热,故不可以用该公式求解,故A选项错误;
B、t2~t4时间段内,物质均处于液态,比热容不变,故B选项错误;
C、在0~t1时间段,所用时间为t1,温度从T1升高到T2,则该物体吸收的热量为Q吸1=cm(T2﹣T1),
由题知,用稳定的热源对它加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),
则单位时间内物体吸收的热量:Q吸2,
分析图像可知,该物质为晶体,在t1~t2时间段,物质处于熔化过程中,所用时间为t2﹣t1,
则该晶体在熔化过程中吸收的热量:Q熔化吸(t2﹣t1),
分析图像可知,该晶体在t4~t5时间段处于凝固过程中,
对一定质量的晶体来说,凝固时放出的热量与熔化时吸收的热量相等,
所以,在t4~t5时间段,该物体放出的热量为:Q凝固放=Q熔化吸,故C选项错误;
D、物质在t5~t6和0﹣t1时间段内,均处于固态,因此比热容相等,故D选项正确。
答案:D。
23.(2024•怀化期中)在标准大气压下,一个质量为200g的烧红的铁钉,温度为600℃,若它的温度降低到100℃,释放的热量为 4.2×104 J;若这些热量全部用于加热100g52℃的水,则水温将升高 48 ℃。(已知铁的比热容为0.42×103J/(kg•℃),水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
解:铁钉释放的热量:;
根据题意可知,水吸收的热量:Q吸=Q放=4.2×104J,
由Q吸=cmΔt可知,水升高的温度:,
此时水可能的末温t=Δt水+t0=100℃+52℃=152℃,
一个标准大气压下,水的沸点为100℃,而且水沸腾时,继续吸热,温度保持不变,
故水升高的温度:Δt=100℃﹣52℃=48℃。
答案:4.2×104;48。
24.(2024•镇江中考)为比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入0.1kg相同温度的热水,用温度计测量其初温t0,示数如图1所示,t0= 80 ℃。绘制水温随时间的变化图像如图2所示,A杯中水放出的热量为 2.1×104 J,保温性能更好的是 A (选填“A”或“B”)杯。]
解:由图1可知,温度计的分度值为1℃,此时温度计的示数为80℃;
由图2可知,水的末温为30℃,则A杯中水放出的热量:Q放=c水m(t0﹣t)=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(80℃﹣30℃)=2.1×104J;
由图2可知,A、B两保温杯中的水放出相同的热量,A保温杯所用的时间比B保温杯所用的时间更长,所以A保温杯的保温性能更好。
答案:80;2.1×104;A。
25.(2024•呼和浩特期中)某太阳能热水器,水箱内有150kg的水,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。
(1)在阳光照射下,水的温度升高了10℃,求水吸收的热量;
(2)求水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃,和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。
解:(1)利用Q=cmΔt可以求得水吸收的热量:Q=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×150kg×10℃=6.3×106J;
(2)水箱内水质量相等,因此放出的热量与吸收的热量之比为:。
答:(1)在阳光照射下,水的温度升高了10℃,水吸收的热量6.3×106J;
(2)水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃,和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。
26.(2024•武汉期中)如图所示,重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入质量为2kg初温度为60℃的鱼汤,鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[处在一个标准大气压下,鱼汤的比热容为水的比热容,鹅卵石的比热容约780J/(kg•℃)]。求:
(1)鱼汤所吸收的热量;
(2)若鹅卵石放出热量的有一半被鱼汤吸收,求5kg的鹅卵石降低的温度。(结果保留整数)
解:(1)鱼汤从60℃升温到100℃,升高的温度:Δt=100℃﹣60℃=40℃,
鱼汤吸收的热量:Q吸=c汤m汤Δt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×40℃=3.36×105J;
(2)由题意可知鹅卵石放出的热量:Q放=2Q吸=2×3.36×105J=6.72×105J,
则鹅卵石降低的温度:Δt′172℃。
答:(1)鱼汤所吸收的热量为3.36×105J;
(2)5kg的鹅卵石降低的温度约为172℃。
【题型五 热平衡方程的应用】
27.(2024•大连期中)把两只质量为m、初温度为100℃的铜球和铁球分别投入两杯质量也为m、初温度为10℃的水中。不计热损失,则它们分别达到热平衡后,下列说法正确的是(已知c铜<c铁)( )
A.铜球放出的热量比铁球多
B.铜球降低的温度比铁球大
C.两杯水吸收的热量相等
D.放有铜球的水温度较高
解:假设达到热平衡时,混合体的温度为t,则根据热平衡方程可知:cm(100℃﹣t)=c水m水(t﹣10℃);
因两球的质量相同,水的质量相同,所以升高的温度取决于铜球和铁球的比热容大小;
因为铜的比热容小于铁球的比热容,所以放有铜球的水升高的温度要小,则铜球降低的温度比铁球的大,水吸收的热量较少;
放有铁球的水升高的温度要多,水吸收的热量较多,所以铁球放出的热量比铜球多,故ACD错误、B正确。
答案:B。
28.(2024•厦门期中)A、B两物体质量相等,温度均为10℃;甲、乙两杯水质量相等,温度均为50℃。现将A放入甲杯,B放入乙杯。热平衡后甲杯水温降低了8℃,乙杯水温降低了16℃,不考虑热量的损失,则A、B两物体的比热容之比为( )
A.4:9 B.3:4 C.2:3 D.3:8
解:物体A放入甲杯水后,它们的共同温度为50℃﹣8℃=42℃,
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:
c水m水×8℃=cAmA×(42℃﹣10℃)
cA;
物体B放入乙杯水后,它们的共同温度为50℃﹣16℃=34℃,
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:
c水m水×16℃=cAmA×(34℃﹣10℃)
cB;
A、B两物体质量相等,即mA=mB,
则A、B两物体的比热容之比为:
。
答案:D。
29.(2024•咸阳期中)如图所示是一种新型的金属冰块,既经济又耐用。现将质量为0.3kg、温度为﹣20℃的冷冻金属冰块放入装有0.2kg水的杯中,最终水温从30℃下降到20℃。若不计热量损失,下列说法错误的是[c水=4.2×103J/(kg•℃)]( )
A.金属冰块和水达到相同温度后,它们之间就不能发生热传递
B.金属冰块吸收的热量为8.4×103J
C.金属冰块与水的比热容之比为1:6
D.只将金属冰块的质量增加到0.4kg,水温可以下降到10℃
解:A、两个物体间发生热传递的条件是存在温度差,所以当金属冰块和水达到相同温度后,两物体不再有温度差,它们之间就不能发生热传递,故A正确;
B、水放出的热量:Q放=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(30℃﹣20℃)=8.4×103J,
若不计热量损失,金属冰块吸收的热量等于水放出的热量,即Q吸=Q放=8.4×103J,故B正确;
C、金属冰块与水的比热容之比:,故C正确;
D、金属冰块的质量增加到0.4kg后吸收的热量:,
水温下降到10℃放出的热量:,
由于Q′吸≠Q′放,所以只将金属冰块的质量增加到0.4kg,水温不可以下降到10℃,故D错误。
答案:D。
30.(2024•泸州期中)已知A、B两金属块比热容之比为cA:cB=1:2,把他们都加热到100℃,然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中,测量结果:金属块A使C杯的水温升高了20℃,金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则mA与mB的比值为( )
A.15:16 B.1:1 C.16:15 D.4:3
解:不考虑热量损失,金属块放出的热量等于水吸收的热量,即Q放=Q吸,
根据Q=cmΔt可得,金属块A放出的热量为
Q放A=Q吸C=c水m水ΔtC=c水m水×20℃,
同理,金属B放出的热量为
Q放B=Q吸D=c水m水ΔtD=c水m水×30℃,
则放出的热量之比为
,
整理可得,mA与mB的比值为mA:mB=16:15,故C正确,ABD错误。
答案:C。
31.(2024•安徽中考)一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则该金属块的比热容为 0.6×103 J/(kg•℃)。
解:由题意知,水吸收的热量为:Q吸=c水m水(t﹣t水)
金属块放出的热量:Q放=c金m金(t金﹣t)
假设金属块放出的热量全部被水吸收,则Q吸=Q放,
c水m水(t﹣t水)=c金m金(t金﹣t)
4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(30℃﹣25℃)=c金×0.1kg×(100℃﹣30℃)
解得:c金=0.6×103J/(kg•℃)。
答案:0.6×103。
32.(2024•保定期中)将质量为200g,温度为80℃的热水和一定质量的温度为20℃的冷水混合,混合后水的温度为40℃(假设混合过程中无能量损失)。冷热水混合后,热水的温度降低了 40 ℃,放出的热量为 3.36×104 J;混合时加入的20℃的冷水质量为 0.4 kg。[已知]
解:由题意可知,热水降低的温度为Δt热=80℃﹣40℃=40℃,
热水放出的热量为
Q放=c水m热Δt热=4.2×103J/(kg•℃)×200×10﹣3kg×40℃=3.36×104J,
假设混合过程中无能量损失,则冷水吸收的热量等于热水放出的热量,
即:Q吸=Q放=3.36×104J,
根据Q吸=cmΔt可得,冷水质量为
。
答案:40;3.36×104;0.4。
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13.1 热量 比热容【五大题型】
考点01 热量
1.热传递过程中,传递的热的多少叫作热量。热量的单位是焦耳。
2.物质的质量越大、温度升得越高,它吸收的热量就越多。
考点02 比热容
1.一定质量的某种物质,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,叫作这种物质的比热容。
2.比热容用c表示,单位:焦每千克摄氏度,符号:J/(kg·℃)。
3.水的比热容为4.2×103J/(kg·C),它表示的物理意义是:1kg的水温度升高1℃吸收的热量为4.2×103J。
4.比热容是物质的一种特性,只与物质的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等
无关。不同的物质,比热容一般不同。
5.水的比热容较大的应用
(1)传热介质:北方楼房中的暖气用水作为介质。
(2)调节温度:内陆地区温差比沿海地区大。
考点03 热量的计算
1.物体吸收热量的公式:Q吸=cm△t=cm(t-t0)。
2.物体放出热量的公式:Q放=cm△t=cm(t0-t)。
3.热平衡方程:发生热传递时,若不计热量损失,则有Q放=Q吸。
【题型一 比较不同物质的吸热能力】
1.(2024•湖北中考)如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
2.(2025•无锡模拟)探究“比较不同物质的吸热能力”时,同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水,装置如图。下列说法正确的是( )
A.在本实验中,物体吸热多少是由物质的种类决定的
B.实验中,加热相同的时间,末温低的物质吸热能力强
C.实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子吸热能力较强
D.实验中,将沙子和水加热到相同温度时,它们吸收的热量相同
3.(2024•石家庄期中)在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中,量取沙子和水时,要保证它们的质量 ;用酒精灯分别加热沙子和水,沙子和水的温度升高, 能增加;如果采用升高相同温度,比较加热时间的方式,得到的图象应是甲、乙两种图象中的 。
4.(2024•济宁期末)为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据记录如图表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
70
(1)从表中数据可知,水和食用油的质量 (选填“相同”或“不相同”),加热结束时,食用油的温度比水温度 (选填“高”或“低”)。
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,此时,水吸收的热量
(选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
(3)实验表明, (选填“水”或“食用油”)吸热的能力更强。
5.(2024•泰州中考)小明用如图所示的实验装置来探究“不同物质吸热升温的现象”。
(1)实验中需要控制一些条件相同,以下选项中不需要的是 。
A.酒精灯火焰的大小相同
B.酒精灯里酒精的质量相同
C.水和沙子的质量相同
D.烧杯的规格相同
(2)实验数据记录如表所示,根据数据分析。
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
29
38
47
56
水
20
22
24
26
28
①加热相同的时间,沙子的温度上升得多,两者吸收的热量Q沙 Q水(</=/>);
②升高相同的温度,发现沙子用时短,说明 的吸热本领强。
(3)小明还发现刚开始加热时,沙子升温速度比水小,可能的原因是: 。
(4)夏天夜晚,小明赤脚走在海边的沙滩上与走进海水里相比,感觉 比较凉。
6.(2024•武汉模拟)某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
(1)加热前,在一个烧杯中倒入240mL的水,为了使水和煤油的质量相同,需要在另一个相同烧杯中倒入
mL的煤油。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3)
(2)用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油,每隔1min记录一次温度,整个实验操作无误。图乙中,若图线②反映水的温度随时间的变化规律,则图线 (填序号)可以反映煤油的温度随时间的变化规律,加热过程中,煤油的热值 (填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)同时停止加热,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,水放出的热量与降低的温度之比 (填“大于”“等于”或“小于”)煤油放出的热量与降低的温度之比。
【题型二 比热容的概念】
7.(2024•重庆期末)关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的质量越大,它的比热容就越大
C.当吸收或放出相同热量时,比热容较大的物质温度变化也大
D.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
8.(2024•南京中考)根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
熔点/℃
密度/(kg/m3)
比热容/[J/(kg•℃)]
铁
1535
7.9×103
0.46×103
铜
1083
8.9×103
0.39×103
铝
660
2.7×103
0.88×103
A.用铜质容器可以熔化铁块和铝块
B.体积相同的铁钉和铜钉所含的物质一样多
C.质量相等的铁块和铜块升高相同的温度,铁块吸收的热量多
D.铝块的质量发生变化,它的熔点、密度、比热容也发生变化
9.(2023•广州中考)以下过程不发生物态变化。初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量,甲的末温比乙的低;那么,初温相同的甲、乙放出相同热量,( )
A.甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一个大
10.(2024•怀化期末)用两个相同的电加热器分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,两液体的温度随时间变化关系图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.加热相同的时间,甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度
C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.升高相同的温度,两液体吸收的热量相同
11.(2024•赣州期中)如果相互接触的两个物体之间发生了热传递,是因为它们之间具有不同的 (选填“内能”或“温度”)。甲、乙两物块的质量和初温都相同,甲的比热容大于乙的比热容。在它们吸收相同的热量后,将二者相互接触,则接触后热量从 (选填“甲传到乙”或“乙传到甲”)。
12.(2024•宜昌期中)将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上,经过一段时间后,观察到的现象如图所示,则三块金属比热容 最大,放热本领 最强。(选填“甲”“乙”或“丙”)。
【题型三 利用比热容解释自然现象】
13.(2024•福建中考)水约占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的( )
A.热值 B.密度 C.温度 D.比热容
14.(2023•常州中考)家用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图甲所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图乙、图丙所示的情形通常分别发生在( )
A.白天、夜晚 B.夜晚、白天 C.白天、白天 D.夜晚、夜晚
15.(2025•济南期中)街头“糖炒栗子”是很多人喜爱的零食,为了让栗子快速、均匀加热,常常将砂石与栗子混合在一起翻炒,这主要是利用了砂石( )
A.比热容较大,同样的加热情况下,温度上升的较高
B.比热容较小,同样的加热情况下,温度上升的较高
C.比热容较大,同样的加热情况下,温度上升的较低
D.比热容较小,同样的加热情况下,温度上升的较低
16.(2024•天津期末)水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生产、生活服务。下列事例不是主要利用这一特性的是( )
A.夏天洒水降温
B.汽车发动机用循环水冷却
C.让热水流过散热器供暖
D.傍晚向稻田里放水以防冻坏秧苗
17.(2024•重庆期末)2024年9月22日,中国科学院物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的“水冷磁体”取得重大突破,如图。磁体在工作时需要产生大量的热量,需要用高速流动的水来冷却是因为水的 大,当该装置内的水使用一段时间后质量减少了,其比热容 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
18.(2024•咸阳期中)由于海水的比热容 陆地上砂石的比热容,所以在沿海地区海水表面的气温比陆地上的气温变化 。当出现如图所示的风向,通常发生在 (选填“夜晚”或“白天”)。
【题型四 热量的计算】
19.(2024•菏泽期中)甲、乙两种物质,质量之比是3:2,比热容之比是2:5,升高的温度之比是2:1,则吸收的热量之比是( )
A.5:3 B.6:5 C.15:4 D.4:15
20.(2024•泉州期中)将质量和初温均相同的煤油和水分别倒入两个完全相同的试管中,然后将这两个试管同时放入温度较高的热水中,如图所示,经过足够长的时间后,试管中的煤油和水从热水中吸收的热量分别为Q1、Q2,温度升高分别为Δt1、Δt2,则下列关系正确的是( )(c水=2c煤油)
A.Q2=2Q1,Δt1=Δt2 B.Q1=2Q2,Δt1=Δt2
C.Q2=2Q1,Δt1<Δt2 D.Q1=2Q2,Δt1>Δt2
21.(2024•西安期中)质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),c水>c液。下列说法中不正确的是( )
A.0~12min乙温度降低了40℃
B.0~12min甲放出了4.2×104J的热量
C.乙物质的比热容为2.1×103J/(kg•℃)
D.乙物质是水
22.(2024•成都中考)某固态物体的质量为m,其物质的比热容为c,用稳定的热源对它加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),到t3时刻停止加热,然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度,最后绘制出温度随时间变化的图像(如图)。下列说法正确的是( )
A.在0~t2时间段,该物体吸收的热量为cm(T2﹣T1)
B.在t2~t4时间段,该物质的比热容先增大后减小
C.在t4~t5时间段,该物体放出的热量为
D.该物质在t5~t6时间段的比热容等于在0~t1时间段的比热容
23.(2024•怀化期中)在标准大气压下,一个质量为200g的烧红的铁钉,温度为600℃,若它的温度降低到100℃,释放的热量为 J;若这些热量全部用于加热100g52℃的水,则水温将升高 ℃。(已知铁的比热容为0.42×103J/(kg•℃),水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
24.(2024•镇江中考)为比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入0.1kg相同温度的热水,用温度计测量其初温t0,示数如图1所示,t0= ℃。绘制水温随时间的变化图像如图2所示,A杯中水放出的热量为 J,保温性能更好的是 (选填“A”或“B”)杯。]
25.(2024•呼和浩特期中)某太阳能热水器,水箱内有150kg的水,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。
(1)在阳光照射下,水的温度升高了10℃,求水吸收的热量;
(2)求水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃,和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。
26.(2024•武汉期中)如图所示,重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入质量为2kg初温度为60℃的鱼汤,鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[处在一个标准大气压下,鱼汤的比热容为水的比热容,鹅卵石的比热容约780J/(kg•℃)]。求:
(1)鱼汤所吸收的热量;
(2)若鹅卵石放出热量的有一半被鱼汤吸收,求5kg的鹅卵石降低的温度。(结果保留整数)
【题型五 热平衡方程的应用】
27.(2024•大连期中)把两只质量为m、初温度为100℃的铜球和铁球分别投入两杯质量也为m、初温度为10℃的水中。不计热损失,则它们分别达到热平衡后,下列说法正确的是(已知c铜<c铁)( )
A.铜球放出的热量比铁球多
B.铜球降低的温度比铁球大
C.两杯水吸收的热量相等
D.放有铜球的水温度较高
28.(2024•厦门期中)A、B两物体质量相等,温度均为10℃;甲、乙两杯水质量相等,温度均为50℃。现将A放入甲杯,B放入乙杯。热平衡后甲杯水温降低了8℃,乙杯水温降低了16℃,不考虑热量的损失,则A、B两物体的比热容之比为( )
A.4:9 B.3:4 C.2:3 D.3:8
29.(2024•咸阳期中)如图所示是一种新型的金属冰块,既经济又耐用。现将质量为0.3kg、温度为﹣20℃的冷冻金属冰块放入装有0.2kg水的杯中,最终水温从30℃下降到20℃。若不计热量损失,下列说法错误的是[c水=4.2×103J/(kg•℃)]( )
A.金属冰块和水达到相同温度后,它们之间就不能发生热传递
B.金属冰块吸收的热量为8.4×103J
C.金属冰块与水的比热容之比为1:6
D.只将金属冰块的质量增加到0.4kg,水温可以下降到10℃
30.(2024•泸州期中)已知A、B两金属块比热容之比为cA:cB=1:2,把他们都加热到100℃,然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中,测量结果:金属块A使C杯的水温升高了20℃,金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则mA与mB的比值为( )
A.15:16 B.1:1 C.16:15 D.4:3
31.(2024•安徽中考)一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则该金属块的比热容为 J/(kg•℃)。
32.(2024•保定期中)将质量为200g,温度为80℃的热水和一定质量的温度为20℃的冷水混合,混合后水的温度为40℃(假设混合过程中无能量损失)。冷热水混合后,热水的温度降低了 ℃,放出的热量为
J;混合时加入的20℃的冷水质量为 kg。[已知]
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