内容正文:
笔
记
第一节 热量 比热容
第13章:内能
第一节:热量 比热容
记
笔
第13章:内能
2
考点一
热量概念及理解
热传递
1. 定义:温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
2. 热传递的条件:不同物体或同一物体不同部分之间存在温度差。
3. 热传递的方向:由高温物体传递到低温物体或由同一物体的高温部分传递到低温部分。
4. 热传递的结果:温度相同,即不再有温度差。
5. 热传递的实质:能量的转移,能量的形式并未发生改变。
实例:脚是人的第二心脏,坚持在睡前用热水泡脚,可以增强体质。泡脚过程中的能量转化高温物体(热水)低温物体(脚)。
热量
1. 定义:在热传递过程中,转移能量的多少叫做热量。其单位为焦耳,简称焦,符号为J。
1kg水温度升高1℃时,吸收的热量约为4.2J。
2. 概念辨析:热量是能量转移多少的量度,是一个过程量,存在于热传递过程中,只有发生了热传递,有了能量的转移,才能讨论热量问题。
3. 易错陷阱:热量只能用“吸收”、“放出”和“传递”三种方式表述,不能用“具有”或“含有”来表述
影响物质吸热的因素
1. 物质的质量和升高的温度:同种物质,质量越大、温度升得越高,它吸收的热量就越多。例如烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多;把一壶水烧开比把它烧成温水需要的热量多。
2. 物质的种类:不同的物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同,即不同物质的吸热本领存在差异。
典型例题
(2024•陕西)“五一”假期,小明乘车回老家看望亲人。一家人在一起摘槐花、吃槐花麦饭……这些都是小明最真切的童年记忆。下列有关说法正确的是( )
A.刚出锅的槐花麦饭很烫,是因为麦饭含有的热量多
B.槐树叶看上去呈绿色,是因为叶子吸收了绿光
C.小明在行驶的车上看到槐树向后运动,是以地面为参照物的
D.槐花香气四溢,是因为分子在永不停息地做无规则运动
强化练习
1.(2024秋•京山市期中)在“生活处处有物理”的综合实践活动中,小明观察了厨房的一些设备和现象,下列解释正确的是( )
A.用煤气灶煲汤,在沸腾时调小火焰能使汤的温度升高
B.用高压锅炖煮食物熟得快,是因为锅内水的沸点会随气体压强增大而降低
C.切菜的刀磨得很锋利,是通过减小受力面积的方式增大压强
D.刚出锅的馒头入嘴时很烫,是因为馒头含有的热量很高
2.(2024秋•绥化月考)关于热量下列说法正确的是( )
A.一桶水比一杯水含有的热量多
B.物体温度越高,它的热量就越多
C.物体内能越多,它具有的热量就越多
D.热量等于热传递过程中物体内能的改变量
3.(2024秋•自流井区校级月考)下列说法中的“热”字,其中是指“热量”的是( )
A.热膨胀 B.摩擦生热 C.天热极了 D.熔化吸热
考点二
比较不同物质吸收热量的情况
实验目的
探究不同物体的吸热能力。
实验器材
相同的电加热器、烧杯、温度计各两个、天平一个、秒表一个、水、煤油若干。
实验步骤
1. 按图组装器材。
2. 取质量相同的水和煤油(60g),常温下待温度稳定后(控制两种液体初温相同),测出两种液体的温度,并计入表格。
3. 点燃酒精灯,同时给水和煤油加热,加热时间为5分钟,测量此时两种液体温度并计入表格。
4. 实验表格(参考数据)
物质种类
质量/g
初温/°C
末温/°C
温升/°C
加热时间(min)
水
60
20
40
20
5
煤油
60
20
56
36
5
…
5. 整理器材。
实验结论
质量相同的水和另一种液体(如煤油),吸收相同的热量,煤油的温度升高较大。
注意事项
1. 温度计的使用方法
液泡要全部浸入液体中,不能碰容器壁,也不能碰容器底部
2. 选择相同的热源、保证相同加热时间相同目的
是为了让两种物质吸收的热量相同(本实验是一个理想化实验,不考虑热量散失)
3. 安装实验器材的顺序
自下而上
4. 可选择不同的液体进行实验,目的是什么?
这样可以减小实验中偶然因素造成的误差,使实验结论更具有普遍性。
5. 控制变量法的应用
(1)取质量相同的水和食用油分别放入两个烧杯中(注意不是体积相同)。
(2)实验中选用相同的电加热器给水和煤油加热相同时间,使两种物质吸收的热量相同。
(3)让水和煤油升高相同的温度,比较加热的时间。
6. 转换法的应用
电加热器每秒放出的热量是一定的,加热相同时间,放出的热量相同。不考虑热量损失,放出的热量全部被水和煤油吸收,故物质吸收热量的多少就转换成加热时间的长短。
7. 判断物质吸热能力强弱的两种方法
(1)加热相同的时间,通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力的强弱,温度变化快的吸热能力弱。
(2)升高相同的温度,通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱,加热时间长的物体吸热能力强
典型例题
(2024秋•任泽区期中)探究不同物质的吸热能力。
(1)给质量________的煤油和水,加热相同时间,发现________的温度升高的更高,若让水和煤油升高相同温度,发现________加热时间长,说明不同物质吸热能力不同。
(2)图乙是水和煤油的“温度-时间”图象,A反映的是________的温度随时间的变化图象。
强化练习
1.(2024秋•唐山期中)在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入________、初温都相同的水和煤油(选填“质量”或“体积”)。
(2)实验中选择相同规格的电加热器,可以认为在相同时间内水和煤油________相同,然后比较________的方法来完成探究实验的。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象,如图所示,则________的吸热能力更强,因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容________。(选填:“较大”或“较小”)
2.(2024秋•石家庄期中)在探究“不同物质吸热能力”的实验中,实验装置如图甲、乙所示。
(1)实验中应取________(选填“质量”或“体积”)相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,使用规格________(选填“相同”或“不同”)的电加热器加热。实验中通过________(选填“升高的温度”或“加热时间”)来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(2)实验数据如图所示,________液体的吸热能力强(选填“甲”或“乙”)。如果要在甲、乙两种液体中选择一种液体做为冷却剂,你认为________(选填“甲”或“乙”)液体较为合理。
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)图丙中①是乙加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图中的第________条(填“①”“②”或“③”)
3.(2024秋•河北期中)在“比较不同物质吸热能力的大小”的实验中,小明组装的实验装置如图甲所示,用相同的两试管分别装上初温相同的水和食用油,用水浴法同时对两试管加热。
加热时间/min
0
1
2
3
4
水的温度/℃
10
14
18
22
26
食用油的温度/℃
10
18
26
34
42
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的安装顺序是________(选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)试管中水和食用油的________(选填“体积”或“质量”)必须相同。当它们吸收相同的热量时,可以通过________判断它们吸热性能的强弱。
(3)通过表格可以判断,________(选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强。
(4)如图乙所示是某一沿海城市和某一内陆城市年气温变化曲线,根据上面探究过程中所获得的知识可知,曲线B表示的是________(选填“沿海”或“内陆”)城市的年气温变化曲线(已知c砂石<c水)。
考点三
比热容的概念及理解
比热容
1. 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,叫做这种物质的比热容。用符号c表示。
2. 公式:;变形式:、、。
3. 单位:焦/(千克·摄氏度),读作焦每千克摄氏度,符号“J/(kg·℃)”。
4. 对比热容理解:
(1)比热容是表示不同物质的吸热(放热)本领的物理量。比热容越大,吸热或放热本领越强。
(2)比热容表示物体温度改变的难易程度的物理量。比热容越小,物体温度越容易发生变化。
(3)单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量数值上等于这种物质的比热容。
例如:水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃),表示1千克的水温度升高(降低)1℃吸收(释放)的热量是4.2×103J。
5. 影响因素:只与物质的种类和物质存在的状态有关,与物体的质量、温度变化情况、吸收或放出的热量等因素没有关系;
常见物质的比热容
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×10³
铝
0.88×10³
酒精
2.4×10³
干泥土
约0.84×10³
煤油
约2.1×10³
铁、钢
0.46×10³
冰
2.1×10³
铜
0.39×10³
色拉油
约1.97×10³
水银
0.14×10³
沙子
约0.92×10³
铅
0.13×10³
1. 比热容是物质的一种性质,每种物质都有自己的比热容;
2. 常见物质中水的比热容最大;
3. 不同种物质的比热容一般不同(有些不同物质的比热容相近或相同);
4. 物质的比热容还与物质的状态有关。
5. 比热容是物质的一种性质,就像密度是物质的性质一样,同种物质的比热容是一定的,不随物体吸收或放出的热量多少、质量、升高或降低的温度而改变。
典型例题
(2024秋•冀州区期中)如图所示是用相同的酒精灯对同样的烧杯盛着质量相等的甲、乙两种液体加热时的温度随加热时间变化的图线,由图线可知( )
A.甲液体的比热容大 B.乙液体的比热容大
C.甲、乙液体的比热容相同 D.无法判定
强化练习
1.(2024秋•沧县期中)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J•(kg•℃)-1]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.8×103
0.39×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质比热容与状态无关
C.水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度更多
D.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
2.(2024秋•邯郸期中)根据比热容的概念,判断下列叙述正确的是( )
A.20℃的水比80℃的水的比热容大
B.一杯水的比热容比半杯水的比热容大
C.一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的二分之一
D.玻璃被打成碎片后比热容不变
3.(2024秋•长安区校级期中)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
考点四
比热容应用
水比热容大的应用
1. 汽车发动机用水来冷却。
水的比热容大,在质量一定的条件下水升高相同温度时,吸热多,用水作冷却剂效果好。
2. 冬天的散热器(俗称暖气片)用热水供暖。
水的比热容大,在质量一定的条件下水降低相同温度时,放出的热量多,用热水取暖效果好。
3. 沙漠地区的昼夜温差大,沿海地区昼夜温差小。
沿海地区有大量的水,沙漠有大量的沙子,水的比热容大,可以调节气温。
1.(2024秋•安平县期中)夏天,海边的昼夜温差小,这是因为水的比热容较大。下列现象中不能反映水的这一特性的是( )典型例题
A.北方供暖系统用水循环散热
B.春天的夜晚,农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏
C.在发烧病人的额头上擦冷水降温
D.城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温
强化练习
1.(2024秋•竞秀区期末)下列物理现象中与物质的比热容无关的是( )
A.炎热的夏天在地上洒一些水,感觉到凉快一些
B.冬天,老人们常用热水袋取暖
C.沿海地区同沙漠地区相比,昼夜温差小
D.早春育秧苗时,为防止秧苗受冻,采用“晚上多灌水”的方法
2.(2024秋•唐山期中)水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),将2kg的水倒掉一部分,剩下的水的比热容________(填“变大”“变小”或“不变”);水结冰后它的比热容将________(填“改变”或“不变”)。
3.(2024秋•邯郸期中)热岛效应主要原因是城市建筑群密集,砂石较多,在相同的日照情况下,城市地区升温较________,沿海地区升温较________(选填“快”或“慢”)。目前很多城市通过增大城区的绿地、水域面积来减弱城市热岛效应,这主要是利用了水的________较大的特点。
考点五
判断物体吸放热情况
基本概念
在热学中,物体吸热或放热是热传递的两种基本形式。判断物体是吸热还是放热,主要依据以下几个方面:
判断方法
1. 根据温度变化判断
现象
吸热/放热
物体温度升高
吸热
物体温度降低
放热
2. 根据物态变化判断
物态变化
吸热/放热
实例
熔化(固→液)
吸热
冰融化成水
凝固(液→固)
放热
水结冰
汽化(液→气)
吸热
水蒸发
液化(气→液)
放热
水蒸气凝结
升华(固→气)
吸热
干冰升华
凝华(气→固)
放热
霜的形成
3. 根据热量计算公式判断
热量计算公式:
当Δt>0(温度升高),Q> 0,表示吸热。
当Δt<0(温度降低),Q< 0,表示放热。
注意事项
1. 物体吸热不一定温度升高(如熔化过程)
2. 物体放热不一定温度降低(如凝固过程)
典型例题
(2024•邯郸期中)质量、温度都相同的两块不同材质的金属块,放出相同的热量后相互接触( )
A.它们之间不发生热传递现象
B.无法确定热传递的方向
C.比热容小的金属块向比热容大的金属块传热
D.比热容大的金属块向比热容小的金属块传热
强化练习
1.(2024秋•竞秀区校级月考)质量相同的铜块和铝块(已知c铝>c铜),它们的初温相同;当它们放出相同的热量后,下列说法中正确的是( )
A.铝块下降的温度较高
B.铝块的末温较低
C.当它们互相接触时,会发生热传递,热量从铝块传向铜块
D.当它们互相接触时,会发生热传递,热量从铜块传向铝块
2.(2021秋•宁安市期末)如表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J•(kg•℃)-1]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.88×103
0.39×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生了变化,比热容不变
C.质量相同的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量多一些
D.质量相同的水和煤油吸收相同的热量后,混合在一起不发生热传递
3.(2024秋•无锡校级期中)已知铝的比热容比铜的比热容大,质量和初温都相同的铜块和铝块放出了相同的热量后相互接触( )
A.热量从铜传给铝
B.热量从铝传给铜
C.它们温度相同,不发生热传递
D.以上都有可能
考点六
热量计算
物质吸热时热量的计算
,温度变化量
物质放热时热量的计算
,温度变化量
易错提醒
1. 同一公式中各物理量的单位务必统一为国际单位:c→J/(kg·℃),m→kg,△t→℃,Q→J。
2. 公式适用于物质状态不变时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算。如果吸、放热过程中存在着物态变化,则不能使用公式。
(3)解题时要认真审题,注意文字叙述中升高t(℃)、升高了t(℃)、降低t(℃)、降低了t(℃)对应的是温度的改变量,而升高到t(℃)、降低到t(℃)对应的是物体的末温。
(4)计算液体的末温时,要考虑液体的沸点,末温不能超过沸点。水在标准大气压下的沸点是100℃
典型例题
(2024秋•宣化区期中)利用如图甲所示,使用相同规格的电加热器和烧杯分别对质量相同的水和食用油加热,得到温度随时间变化的图像如图乙所示,水的比热容[],则均加热2min时,水吸收的热量________食用油的热量;由图中数据可得食用油的比热容为________J/(kg•℃)。
强化练习
1.(2024秋•莲池区校级期中)楼房中的“暖气”用水作为介质,利用了水的比热容大这一特性。某同学家暖气管道中500kg的水温度降低30℃,放出的热量为________J。[]
2.(2024秋•竞秀区期中)实验测得1kg某物质温度随时间变化的图象如图所示。已知该物质在固态下的比热容为2.1×103J/(kg•℃);在最初2min内,该物质吸收的热量为________J,熔化过程中吸收的热量是________J。仔细观察发现该物质处于固态时升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是________,液态时的比热容是________J/(kg•℃)。
3.(2024秋•邯郸期中)让质量相等,初温相同的铜块和铅块吸收相等的热量,则铜块和铅块升高的温度之比为________。再相互接触则热量________,(选填“从铜传到铅”“从铅传到铜”“无传递”)。c铜=0.39×103J/(kg•℃),c铅=0.13×103J/(kg•℃)。
考点七
冷热混合时的温度变化
概念定义
冷热混合问题基于热平衡原理和能量守恒定律:
热平衡原理:两个物体接触时,热量会从高温物体传向低温物体,直到两者温度相同
能量守恒:高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量(不考虑热损失)
解题步骤详解
步骤1:明确已知量和未知量
步骤2:建立热平衡方程
步骤3:解方程求未知量
解题小技巧
1. 温度单位必须统一(通常用℃)
2. 质量单位必须统一(通常用kg)
3. 注意题目是否说明"不计热损失"
4. 混合后的温度一定介于原来两个温度之间
典型例题
(2024秋•新华区校级月考)为了测定铅的比热容,把质量为400g的铅块加热到98℃,再浸没到160g的12℃的水中,最终水的温度为18℃。若不计热损失,求:[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)铅的比热容。
强化练习
1.(2024秋•清苑区期中)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。[]
2.(2024秋•武邑县期中)质量、温度都相同的甲,乙两物体,先将甲投入一杯热水中,达到热水平衡时,水温下降20℃,将甲取出,再把乙投入这杯水中,达到热平衡时,水温又下降20℃,若热量和水的质量损失可忽略不计,则甲的比热容________乙的比热容(选填“大于”“小于”或“等于”)。
3.(2024秋•武邑县期中)在一个标准大气压下,一质量为2kg的金属块,被加热到500℃后,立即投入质量为1千克,温度为20℃的冷水中,不计热量损失,最终水的温度升高到80℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)金属块的比热容。
强化练习
一、选择题(共15小题)
1.(2024秋•泊头市期中)糖炒栗子一直是秋冬的限定美食。如图所示是翻炒栗子的场景,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.比热容小 B.密度大 C.热值大 D.含有的热量多
2.(2024秋•满城区期末)对于物质的比热容,下列说法中正确的是( )
A.一个铜球吸收热量后比热容会增大
B.一桶水比一杯水的比热容大
C.一杯煤油由50℃降低到25℃后,比热容变为原来的二分之一
D.物质的比热容反映了物质吸收或者放出热量的能力,与物质种类和状态有关
3.(2024春•馆陶县期中)下列对生产生活实际问题的解释正确的是( )
A.打开汽水瓶盖汽水喷出——气体的溶解度随着压强的增大而减小
B.汽车表面刷油漆能够防止铁生锈——隔绝空气中的氧气和水分
C.高铁站台设置安全线——气体的流速越大压强越大
D.海边昼夜温差变化比沙漠中小——水的比热容比沙石的比热容小
4.(2024秋•深州市期中)甲、乙两种材料不同的金属块,它们的质量相等,同时投入沸水中充分加热,先把甲金属块从沸水中取出投入一杯冷水中,热平衡后,水的温度升高了10℃取出甲金属块(不计水的质量变化),再把乙金属块由沸水投入该杯水中,热平衡后又使水温升高了10℃,则两金属块的比热关系是( )
A.c甲<c乙 B.c甲=c乙 C.c甲>c乙 D.以上情况都有可能
5.(2024秋•清苑区期中)甲、乙两种物体的质量之比为1:2,吸收相同的热量,升高的温度之比为1:2,则两种物质的比热容之比为( )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.1:4
6.(2024秋•磁县期末)如图所示,现代家装中很多人都在家中安装“水地暖”,其管内使用热水为热媒传递热量,主要是利用水的( )
A.密度较大 B.比热容较大 C.沸点较高 D.凝固点较高
7.(2024秋•赵县期末)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体质量越大,它的比热容越大
C.比热容是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量无关
D.大多数固体的比热容都比液体的比热容大
8.(2024秋•怀安县期末)如图所示,是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度-时间图象,实验中两种物质的质量相同,初温相同,选用的加热器相同,由图象可知( )
A.加热时间相同,a物质吸收热量多,比热容小
B.加热时间相同,a物质的末温高,比热容大
C.吸收相同热量,b物质温度升高慢,比热容小
D.吸收相同热量,b物质的末温低,比热容大
9.(2024秋•路南区期末)小红同学阅读了表后,得出了一些结论,其中正确的是( )
一些物质的比热容/[J•(kg•℃)-1]
水
4.2×103
干泥土
0.84×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
煤油
2.1×103
铅
0.13×103
A.同一物质发生物态变化后,比热容不变
B.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
C.水比泥土比热容大,沿海地区昼夜温差大
D.质量相等的水和煤油,温度都升高1℃,水吸收的热量多
10.(2024秋•乐亭县期末)用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图是A和B的温度随加热时间变化的图象,下列说法正确的是( )
A.A的比热容大于B的比热容
B.A的比热容小于B的比热容
C.都加热t时间,B吸收热量比A吸收热量多
D.A和B升高相同的温度,B吸收热量较多
11.(2024秋•隆尧县校级期末)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
12.(2024秋•孟村县期末)在1个标准大气压下,1kg100℃的水完全汽化成100℃的水蒸气,需要吸收2.26×106J热量。若保持1个标准大气压的条件下把100g16℃的水加热沸腾,并使其中的20g汽化,一共需要吸收的热量约是( )水的比热容4.2×103J/(kg•℃)
A.3.5×104J B.4.5×104J C.8.0×104J D.7.3×104J
二、填空题(共5小题)
13.(2024秋•裕华区校级期中)冬天常用一种电热暖手宝,其内部液体通常采用水,这是利用水的________较大的属性,使保暖时间更长。若袋内质量为0.5kg的水吸收了1.68×105J的热量,则水升高的温度为________℃.【c水=4.2×103J/(kg•℃)】
14.(2024秋•保定期末)水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),若将4kg的水倒掉一半,则剩下的水的比热容是________J/(kg•℃),修建人工湖可以调节气温的主要原因是水的比热容较________,即等质量的水和其他物质相比较,吸收或放出相等的热量,水的温度变化较________(后两空均选填“大”或“小”)。
15.(2024秋•邯郸期末)用两个相同的“热得快”,分别给质量均为100g、初温相同的甲、乙两种液体同时加热,两种液体的温度随时间变化关系图象如图。若乙液体是水,则甲的比热容为________J/(kg•℃),10~20min内甲液体吸收热量________J。[已知c水=4.2×103J/(kg•℃)]
16.(2024秋•裕华区校级期末)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。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。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
三、实验探究题(共2小题)
17.(2024秋•峰峰矿区期中)为了探究“不同物质的吸热能力”,用两个完全相同的酒精灯分别给初温和质量都相同的两种液体A、B加热,如图甲所示,根据实验数据绘制的图像如图乙所示。
(1)组装器材时,应按照________的顺序进行。
(2)实验中,通过比较________间接反映两种液体吸收热量的多少。
(3)通过分析图乙可知,液体________的吸热能力较强,理由是________________________。
(4)本实验应用的实验方法有:________和________。
18.(2024秋•涿州市校级期中)某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给水和煤油加热,他得到如表所示数据:
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
5
45
煤油
60
20
5
70
(1)使用相同加热器的目的是________。
(2)在实验中该同学是根据________来判断吸收热量的多少。
(3)在此实验中,如果要使水和煤油的最后温度相同,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”)煤油吸收的热量。
(4)实验表明,在相同条件下吸热能力更强的是________(选填“水”或“煤油”)。
(5)从表中数据可知,水和煤油的质量相同,加热结束时,煤油的比热容是 ________[已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]。
四、计算题(共2小题)
19.(2024秋•深州市期中)一壶质量为2千克,温度为20℃的水,加热到70℃[已知c水=4.2×103J/(kg•℃)]。求:
(1)水升高的温度Δt;
(2)水吸收的热量Q;
(3)接着再继续加热,若水又吸收了1.68×105焦的热量,求水的末温t末。
20.(2024秋•武强县期中)为了测定铅的比热容,把质量为200g的铅块加热到98℃,再投入到80g的12℃的水中,混合后水的温度为18℃.若不计热损失,[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)铅的比热容。
4
5
3
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$$笔
记
第一节 热量 比热容
第13章:内能
第一节:热量 比热容
记
笔
第13章:内能
2
考点一
热量概念及理解
热传递
1. 定义:温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
2. 热传递的条件:不同物体或同一物体不同部分之间存在温度差。
3. 热传递的方向:由高温物体传递到低温物体或由同一物体的高温部分传递到低温部分。
4. 热传递的结果:温度相同,即不再有温度差。
5. 热传递的实质:能量的转移,能量的形式并未发生改变。
实例:脚是人的第二心脏,坚持在睡前用热水泡脚,可以增强体质。泡脚过程中的能量转化高温物体(热水)低温物体(脚)。
热量
1. 定义:在热传递过程中,转移能量的多少叫做热量。其单位为焦耳,简称焦,符号为J。
1kg水温度升高1℃时,吸收的热量约为4.2J。
2. 概念辨析:热量是能量转移多少的量度,是一个过程量,存在于热传递过程中,只有发生了热传递,有了能量的转移,才能讨论热量问题。
3. 易错陷阱:热量只能用“吸收”、“放出”和“传递”三种方式表述,不能用“具有”或“含有”来表述
影响物质吸热的因素
1. 物质的质量和升高的温度:同种物质,质量越大、温度升得越高,它吸收的热量就越多。例如烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多;把一壶水烧开比把它烧成温水需要的热量多。
2. 物质的种类:不同的物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同,即不同物质的吸热本领存在差异。
典型例题
(2024•陕西)“五一”假期,小明乘车回老家看望亲人。一家人在一起摘槐花、吃槐花麦饭……这些都是小明最真切的童年记忆。下列有关说法正确的是( )
A.刚出锅的槐花麦饭很烫,是因为麦饭含有的热量多
B.槐树叶看上去呈绿色,是因为叶子吸收了绿光
C.小明在行驶的车上看到槐树向后运动,是以地面为参照物的
D.槐花香气四溢,是因为分子在永不停息地做无规则运动
【答案】D
【解析】解:A、热量是热传递过程中内能的转移量,是个过程量,不能用“含有”来表述,刚出锅的槐花麦饭很烫,是因为它的温度较高,故A错误;
B、槐树叶看上去呈绿色,是因为叶子吸收了其它色光,反射了绿光进入了我们眼睛,故B错误;
C、以地面为参照物,槐树与地面之间没有位置变化,是静止的,故C错误;
D、槐花香气四溢,这是扩散现象,原因是分子在永不停息地做无规则运动,故D正确。
故选:D。
强化练习
1.(2024秋•京山市期中)在“生活处处有物理”的综合实践活动中,小明观察了厨房的一些设备和现象,下列解释正确的是( )
A.用煤气灶煲汤,在沸腾时调小火焰能使汤的温度升高
B.用高压锅炖煮食物熟得快,是因为锅内水的沸点会随气体压强增大而降低
C.切菜的刀磨得很锋利,是通过减小受力面积的方式增大压强
D.刚出锅的馒头入嘴时很烫,是因为馒头含有的热量很高
【答案】C
【解析】解:A、液体沸腾的特点是吸收热量,温度不变,因此,用煤气炉煲汤,在沸腾时无论是调大还是调小火焰都不能提高汤的温度,故A错误;
B、因为水的沸点与压强有关,压强增大,沸点升高,煮饭菜时高压锅的气压比普通锅内的气压高,所以水沸腾时高压锅内的温度高于普通锅内的温度,温度越高,食物熟的越快,故B错误;
C、切菜刀磨得很锋利,是通过减小受力面积的方法增大了压强,故C正确;
D、热量是一个过程量,不能说馒头含有热量,馒头入嘴时很烫,是因为馒头的温度高,故D错误。
故选:C。
2.(2024秋•绥化月考)关于热量下列说法正确的是( )
A.一桶水比一杯水含有的热量多
B.物体温度越高,它的热量就越多
C.物体内能越多,它具有的热量就越多
D.热量等于热传递过程中物体内能的改变量
【答案】D
【解析】解:ABC、热量是一个过程量,是指热传递过程中传递能量的多少,描述它的术语是“吸收”或“放出”,不能用“含有”“具有”等词描述,故ABC错误;
D、热量总是从高温物体传递到低温物体,热量只存在于热传递或热交换过程中,因此热量等于热传递过程中物体内能的改变量,故D正确;
故选:D。
3.(2024秋•自流井区校级月考)下列说法中的“热”字,其中是指“热量”的是( )
A.热膨胀 B.摩擦生热 C.天热极了 D.熔化吸热
【答案】D
【解析】解:A、热膨胀中的“热”是指温度。故A错误;
B、摩擦生热中的“热”指的是内能,故B错误;
C、天热极了中的“热”指的是温度高。故C错误;
D、熔化吸热中的“热”是指热量。故D正确。
故选:D。
考点二
比较不同物质吸收热量的情况
实验目的
探究不同物体的吸热能力。
实验器材
相同的电加热器、烧杯、温度计各两个、天平一个、秒表一个、水、煤油若干。
实验步骤
1. 按图组装器材。
2. 取质量相同的水和煤油(60g),常温下待温度稳定后(控制两种液体初温相同),测出两种液体的温度,并计入表格。
3. 点燃酒精灯,同时给水和煤油加热,加热时间为5分钟,测量此时两种液体温度并计入表格。
4. 实验表格(参考数据)
物质种类
质量/g
初温/°C
末温/°C
温升/°C
加热时间(min)
水
60
20
40
20
5
煤油
60
20
56
36
5
…
5. 整理器材。
实验结论
质量相同的水和另一种液体(如煤油),吸收相同的热量,煤油的温度升高较大。
注意事项
1. 温度计的使用方法
液泡要全部浸入液体中,不能碰容器壁,也不能碰容器底部
2. 选择相同的热源、保证相同加热时间相同目的
是为了让两种物质吸收的热量相同(本实验是一个理想化实验,不考虑热量散失)
3. 安装实验器材的顺序
自下而上
4. 可选择不同的液体进行实验,目的是什么?
这样可以减小实验中偶然因素造成的误差,使实验结论更具有普遍性。
5. 控制变量法的应用
(1)取质量相同的水和食用油分别放入两个烧杯中(注意不是体积相同)。
(2)实验中选用相同的电加热器给水和煤油加热相同时间,使两种物质吸收的热量相同。
(3)让水和煤油升高相同的温度,比较加热的时间。
6. 转换法的应用
电加热器每秒放出的热量是一定的,加热相同时间,放出的热量相同。不考虑热量损失,放出的热量全部被水和煤油吸收,故物质吸收热量的多少就转换成加热时间的长短。
7. 判断物质吸热能力强弱的两种方法
(1)加热相同的时间,通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力的强弱,温度变化快的吸热能力弱。
(2)升高相同的温度,通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱,加热时间长的物体吸热能力强
典型例题
(2024秋•任泽区期中)探究不同物质的吸热能力。
(1)给质量________的煤油和水,加热相同时间,发现________的温度升高的更高,若让水和煤油升高相同温度,发现________加热时间长,说明不同物质吸热能力不同。
(2)图乙是水和煤油的“温度-时间”图象,A反映的是________的温度随时间的变化图象。
【答案】(1)相同;煤油;水;(2)水。
【解析】解:(1)根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,故给质量相同的煤油和水,加热相同时间,发现煤油的温度升高的更高。若让水和煤油升高相同温度,发现水加热时间长,说明不同物质吸热能力不同;
(2)给质量相同的煤油和水,加热相同时间,发现煤油的温度升高的更高,图乙是水和煤油的“温度-时间”图象,A反映的是水的温度随时间的变化图象。
故答案为:(1)相同;煤油;水;(2)水。
强化练习
1.(2024秋•唐山期中)在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入________、初温都相同的水和煤油(选填“质量”或“体积”)。
(2)实验中选择相同规格的电加热器,可以认为在相同时间内水和煤油________相同,然后比较________的方法来完成探究实验的。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象,如图所示,则________的吸热能力更强,因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容________。(选填:“较大”或“较小”)
【答案】(1)质量;(2)吸热;升高温度;(3)水;较大。
【解析】解:(1)根据比较吸热能力的两种方法,要控制不同物质的质量相同,故在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油;
(2)实验中选择相同规格的电加热器,根据转换法,可以认为在相同时间内水和煤油吸热相同,根据比较吸热能力的第1种方法,然后比较升高温度的方法来完成探究实验的;
(3)根据水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象知,加热相同时间,水升温慢,根据比较吸热能力的第2种方法,则水的吸热能力更强;根据Q=cmΔt,质量相同的不同液体降低相同的温度,比热容大的液体放热多,因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容较大;
故答案为:(1)质量;(2)吸热;升高温度;(3)水;较大。
2.(2024秋•石家庄期中)在探究“不同物质吸热能力”的实验中,实验装置如图甲、乙所示。
(1)实验中应取________(选填“质量”或“体积”)相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,使用规格________(选填“相同”或“不同”)的电加热器加热。实验中通过________(选填“升高的温度”或“加热时间”)来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(2)实验数据如图所示,________液体的吸热能力强(选填“甲”或“乙”)。如果要在甲、乙两种液体中选择一种液体做为冷却剂,你认为________(选填“甲”或“乙”)液体较为合理。
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)图丙中①是乙加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图中的第________条(填“①”“②”或“③”)
【答案】(1)质量;相同;加热时间;(2)甲;甲;(3)③。
【解析】解:(1)根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同(甲、乙两种液体密度不同,根据m=ρV,体积相同的甲、乙质量不同),故实验中应取质量相同的甲、乙两种液体别倒入相同的烧杯中;
根据转换法,分使用规格相同的电加热器加热,实验中通过加热时间来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(2)根据实验数据知,从34℃升高到42℃,甲加热2分钟,乙加热1分钟,故甲液体的吸热能力强;
根据Q=cmΔt,质量相同的甲、乙两种液体升高相同的温度,因甲的比热容大,甲吸热多,如果要在甲、乙两种液体中选择一种液体做为冷却剂,甲液体较为合理;
(3)由温度-时间图像可知,加热4min时,乙的温度变化量为32℃,不考虑热损失,用相同的加热器加热,将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,加热相同时间,它们吸收的热量相同,根据Q=cmΔt可知,质量大的温度变化量小一些,质量增加到原来的2倍,则温度变化量为原来的一半,故曲线为图中的第③条。
故答案为:(1)质量;相同;加热时间;(2)甲;甲;(3)③。
3.(2024秋•河北期中)在“比较不同物质吸热能力的大小”的实验中,小明组装的实验装置如图甲所示,用相同的两试管分别装上初温相同的水和食用油,用水浴法同时对两试管加热。
加热时间/min
0
1
2
3
4
水的温度/℃
10
14
18
22
26
食用油的温度/℃
10
18
26
34
42
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的安装顺序是________(选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)试管中水和食用油的________(选填“体积”或“质量”)必须相同。当它们吸收相同的热量时,可以通过________判断它们吸热性能的强弱。
(3)通过表格可以判断,________(选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强。
(4)如图乙所示是某一沿海城市和某一内陆城市年气温变化曲线,根据上面探究过程中所获得的知识可知,曲线B表示的是________(选填“沿海”或“内陆”)城市的年气温变化曲线(已知c砂石<c水)。
【答案】(1)自下而上;(2)质量;升高的温度;(3)水;(4)沿海。
【解析】解:(1)要用酒精的外火焰加热,在安装、调整实验器材时,科学合理的安装顺序是自下而上;
(2)根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,故实验前,小明同学应选取质量相等的水和食用油进行实验;当它们吸收相同热量时,通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱;
(3)由表格数据可知,当水和食用油升高相同温度时,食用油需要的时间短,水需要的时间长,水吸收的热量更多,水的吸热本领更强;
(4)由图乙气温变化曲线得出,B所示的城市最高、最低气温差比A所示的城市的小,A曲线所示城市的气温变化较大;沙石的比热容比水小,在吸收或放出相同的热量时,温度变化较大,所以曲线B表示的是沿海城市的年气温变化曲线。
故答案为:(1)自下而上;(2)质量;升高的温度;(3)水;(4)沿海。
考点三
比热容的概念及理解
比热容
1. 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,叫做这种物质的比热容。用符号c表示。
2. 公式:;变形式:、、。
3. 单位:焦/(千克·摄氏度),读作焦每千克摄氏度,符号“J/(kg·℃)”。
4. 对比热容理解:
(1)比热容是表示不同物质的吸热(放热)本领的物理量。比热容越大,吸热或放热本领越强。
(2)比热容表示物体温度改变的难易程度的物理量。比热容越小,物体温度越容易发生变化。
(3)单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量数值上等于这种物质的比热容。
例如:水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃),表示1千克的水温度升高(降低)1℃吸收(释放)的热量是4.2×103J。
5. 影响因素:只与物质的种类和物质存在的状态有关,与物体的质量、温度变化情况、吸收或放出的热量等因素没有关系;
常见物质的比热容
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×10³
铝
0.88×10³
酒精
2.4×10³
干泥土
约0.84×10³
煤油
约2.1×10³
铁、钢
0.46×10³
冰
2.1×10³
铜
0.39×10³
色拉油
约1.97×10³
水银
0.14×10³
沙子
约0.92×10³
铅
0.13×10³
1. 比热容是物质的一种性质,每种物质都有自己的比热容;
2. 常见物质中水的比热容最大;
3. 不同种物质的比热容一般不同(有些不同物质的比热容相近或相同);
4. 物质的比热容还与物质的状态有关。
5. 比热容是物质的一种性质,就像密度是物质的性质一样,同种物质的比热容是一定的,不随物体吸收或放出的热量多少、质量、升高或降低的温度而改变。
典型例题
(2024秋•冀州区期中)如图所示是用相同的酒精灯对同样的烧杯盛着质量相等的甲、乙两种液体加热时的温度随加热时间变化的图线,由图线可知( )
A.甲液体的比热容大 B.乙液体的比热容大
C.甲、乙液体的比热容相同 D.无法判定
【答案】B
【解析】解:观察图象可知:两种液体质量相等,当升高的温度相同时,甲液体加热所用的时间短。因为酒精灯相同,相同时间为两种液体提供的热量相同,时间越长,说明液体吸收的热量越多。所以甲液体吸收的热量少。
由公式知:两种液体质量相等,当升高的温度相同时,它们的比热容与吸收的热量成正比。所以甲液体的比热容小,乙液体的比热容大。
故选:B。
强化练习
1.(2024秋•沧县期中)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J•(kg•℃)-1]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.8×103
0.39×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质比热容与状态无关
C.水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度更多
D.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
【答案】D
【解析】解:A.由表可知,不同物质的煤油和冰的比热容相同,故A错误;
B.由表可知,冰和水的比热容不同,说明物质比热容与状态有关,故B错误;
C.由表可知,水的比热容大于煤油,根据Q吸=cmΔt,质量不确定,所以水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度不一定更多,故C错误;
D.由表可知,铝的比热容大于铜,根据Q吸=cmΔt,质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多,故D正确。
故选:D。
2.(2024秋•邯郸期中)根据比热容的概念,判断下列叙述正确的是( )
A.20℃的水比80℃的水的比热容大
B.一杯水的比热容比半杯水的比热容大
C.一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的二分之一
D.玻璃被打成碎片后比热容不变
【答案】D
【解析】解:A、水的温度变化,但是比热容的大小不变,因此该选项说法不正确;
B、一杯水的比热容和半杯水的比热容一样大,因此该选项说法不正确;
C、煤油用去一半,质量和体积都变化,但是比热容不变,因此该选项说法不正确;
D、玻璃打成碎片,尽管形状变化,但是比热容不变,因此该选项说法正确。
故选:D。
3.(2024秋•长安区校级期中)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
【答案】D
【解析】解:比热容是物质本身的一种特性,其大小是由物质决定的,与是否吸热、放热、温度、质量等因素无关。
故选:D。
考点四
比热容应用
水比热容大的应用
1. 汽车发动机用水来冷却。
水的比热容大,在质量一定的条件下水升高相同温度时,吸热多,用水作冷却剂效果好。
2. 冬天的散热器(俗称暖气片)用热水供暖。
水的比热容大,在质量一定的条件下水降低相同温度时,放出的热量多,用热水取暖效果好。
3. 沙漠地区的昼夜温差大,沿海地区昼夜温差小。
沿海地区有大量的水,沙漠有大量的沙子,水的比热容大,可以调节气温。
1.(2024秋•安平县期中)夏天,海边的昼夜温差小,这是因为水的比热容较大。下列现象中不能反映水的这一特性的是( )典型例题
A.北方供暖系统用水循环散热
B.春天的夜晚,农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏
C.在发烧病人的额头上擦冷水降温
D.城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温
【答案】C
【解析】解:A、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,水释放的热量多,所以北方供暖系统用水循环散热,故A不符合题意;
B、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,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B不符合题意;
C、在发烧病人的额头上擦冷水降温,水蒸发会从额头吸热而降低额头的温度,不是利用水的比热容大的特点,故C符合题意;
D、城市修建人工湖,使水的覆盖面积增大,因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,吸收相同的热量,温度升高的少,可以减弱热岛效应,故D不符合题意。
故选:C。
强化练习
1.(2024秋•竞秀区期末)下列物理现象中与物质的比热容无关的是( )
A.炎热的夏天在地上洒一些水,感觉到凉快一些
B.冬天,老人们常用热水袋取暖
C.沿海地区同沙漠地区相比,昼夜温差小
D.早春育秧苗时,为防止秧苗受冻,采用“晚上多灌水”的方法
【答案】A
【解析】解:A、撒在地上的水蒸发变为水蒸气时,要吸收热量,使环境温度降低,从而让人感到凉快,与物质比热容无关,故A符合题意;
B、水的比热容较大大,和其它物质比较,升高度或降低相同温度吸收或放出的热量多,所以常用水冷却物体或是取暖,故B不符合题意;
C、水的比热容较大大,外界环境气温降低(或升高)时,深井内的水会放出(或吸收)较多的热量,使水的温度变化较小,所以会冬暖夏凉,故C不符合题意;
D、早春的晚上时在秧田里灌水,是因为在相同条件下,水的比热容大,降低相同的温度放出的热量多,起到保温作用,不会产生冻害,故D不符合题意。
故选:A。
2.(2024秋•唐山期中)水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),将2kg的水倒掉一部分,剩下的水的比热容________(填“变大”“变小”或“不变”);水结冰后它的比热容将________(填“改变”或“不变”)。
【答案】不变;改变
【解析】解:比热容是物质的一种特性,只与这种物质存在的状态有关,而与物质的质量无关,将2kg的水倒掉一半,比热容不变,仍为4.2×103J/(kg•℃),水结冰后状态发生了变化,比热容将改变。
故答案为:不变;改变。
3.(2024秋•邯郸期中)热岛效应主要原因是城市建筑群密集,砂石较多,在相同的日照情况下,城市地区升温较________,沿海地区升温较________(选填“快”或“慢”)。目前很多城市通过增大城区的绿地、水域面积来减弱城市热岛效应,这主要是利用了水的________较大的特点。
【答案】快;慢;比热容
【解析】解:水的比热容大于砂石的比热容,在相同的日照情况下,水与砂石吸收的热量相同,当水与砂石质量相同时,水升高温度较少,砂石升高温度较多,则城市地区升温较快,沿海地区升温较慢。
水的比热容较大,与其他质量相同的物质相比,吸收相同热量后,水升高温度较少,因此目前很多城市通过增大城区的绿地、水域面积来减弱城市热岛效应。
故答案为:快;慢;比热容。
考点五
判断物体吸放热情况
基本概念
在热学中,物体吸热或放热是热传递的两种基本形式。判断物体是吸热还是放热,主要依据以下几个方面:
判断方法
1. 根据温度变化判断
现象
吸热/放热
物体温度升高
吸热
物体温度降低
放热
2. 根据物态变化判断
物态变化
吸热/放热
实例
熔化(固→液)
吸热
冰融化成水
凝固(液→固)
放热
水结冰
汽化(液→气)
吸热
水蒸发
液化(气→液)
放热
水蒸气凝结
升华(固→气)
吸热
干冰升华
凝华(气→固)
放热
霜的形成
3. 根据热量计算公式判断
热量计算公式:
当Δt>0(温度升高),Q> 0,表示吸热。
当Δt<0(温度降低),Q< 0,表示放热。
注意事项
1. 物体吸热不一定温度升高(如熔化过程)
2. 物体放热不一定温度降低(如凝固过程)
典型例题
(2024•邯郸期中)质量、温度都相同的两块不同材质的金属块,放出相同的热量后相互接触( )
A.它们之间不发生热传递现象
B.无法确定热传递的方向
C.比热容小的金属块向比热容大的金属块传热
D.比热容大的金属块向比热容小的金属块传热
【答案】D
【解析】解:质量、温度都相同的两块不同材质的金属块,放出相同的热量后,根据Q=cmΔt知道,比热容大的温度降低的少,又因两金属块初温相同,故比热容大的金属块末温高;
两金属块相互接触后,热量将从温度高的金属块向温度低的金属块传递,故ABC错误,D正确。
故选:D。
强化练习
1.(2024秋•竞秀区校级月考)质量相同的铜块和铝块(已知c铝>c铜),它们的初温相同;当它们放出相同的热量后,下列说法中正确的是( )
A.铝块下降的温度较高
B.铝块的末温较低
C.当它们互相接触时,会发生热传递,热量从铝块传向铜块
D.当它们互相接触时,会发生热传递,热量从铜块传向铝块
【答案】C
【解析】解:由Q放=cmΔt可知,相同质量和初温的铝块和铜块,放出的热量相同,由于c铝>c铜,所以铝块降低的温度小,铜块降低的温度大,则铜块的末温低于铝块的末温,故相互接触后,热量由铝块传递给铜块,故ABD错误,C正确。
故选:C。
2.(2021秋•宁安市期末)如表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J•(kg•℃)-1]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.88×103
0.39×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生了变化,比热容不变
C.质量相同的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量多一些
D.质量相同的水和煤油吸收相同的热量后,混合在一起不发生热传递
【答案】C
【解析】解:A、由表可知煤油和冰的比热容相同,因此不同物质的比热容可能相同,故A错误;
B、比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,因此物质的物态发生了变化,比热容会改变,故B错误;
C、由表可知铝的比热容大于铜的比热容,根据Q=cmΔt可知,质量相同的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量多一些,故C正确;
D、由表可知水和煤油的比热容不同,由Q=cmΔt可知,质量相同大的水和煤油吸收相同的热量后,水和煤油升高的温度不同,若二者的初温相同,则末温不同,混合在一起就会发生热传递,故D错误。
故选:C。
3.(2024秋•无锡校级期中)已知铝的比热容比铜的比热容大,质量和初温都相同的铜块和铝块放出了相同的热量后相互接触( )
A.热量从铜传给铝
B.热量从铝传给铜
C.它们温度相同,不发生热传递
D.以上都有可能
【答案】B
【解析】解:已知铝的比热容比铜的比热容大,质量和初温都相同的铝块和铜块,放出相同的热量时,根据Q放=cmΔt可知,铝块降低的温度较少,即铝块的末温较高,则相互接触后,热量从铝传给铜。
故选:B。
考点六
热量计算
物质吸热时热量的计算
,温度变化量
物质放热时热量的计算
,温度变化量
易错提醒
1. 同一公式中各物理量的单位务必统一为国际单位:c→J/(kg·℃),m→kg,△t→℃,Q→J。
2. 公式适用于物质状态不变时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算。如果吸、放热过程中存在着物态变化,则不能使用公式。
(3)解题时要认真审题,注意文字叙述中升高t(℃)、升高了t(℃)、降低t(℃)、降低了t(℃)对应的是温度的改变量,而升高到t(℃)、降低到t(℃)对应的是物体的末温。
(4)计算液体的末温时,要考虑液体的沸点,末温不能超过沸点。水在标准大气压下的沸点是100℃
典型例题
(2024秋•宣化区期中)利用如图甲所示,使用相同规格的电加热器和烧杯分别对质量相同的水和食用油加热,得到温度随时间变化的图像如图乙所示,水的比热容[],则均加热2min时,水吸收的热量________食用油的热量;由图中数据可得食用油的比热容为________J/(kg•℃)。
【答案】等于;2.8×103
【解析】解:使用相同规格的电加热器加热,所以加热相同时间水和食用油吸收的热量相同,根据图乙可知,升高20℃,a、b的加热时间分别为2min和3min(a、b吸热之比为2:3),根据比较吸热能力的方法,b的吸热能力强,b为水;根据可知,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,水的比热容为,可得食用油的比热容:
故答案为:等于;2.8×103。
强化练习
1.(2024秋•莲池区校级期中)楼房中的“暖气”用水作为介质,利用了水的比热容大这一特性。某同学家暖气管道中500kg的水温度降低30℃,放出的热量为________J。[]
【答案】6.3×107。
【解析】解:水放出的热量:。
故答案为:6.3×107。
2.(2024秋•竞秀区期中)实验测得1kg某物质温度随时间变化的图象如图所示。已知该物质在固态下的比热容为2.1×103J/(kg•℃);在最初2min内,该物质吸收的热量为________J,熔化过程中吸收的热量是________J。仔细观察发现该物质处于固态时升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是________,液态时的比热容是________J/(kg•℃)。
【答案】8.4×104;3.36×105;1:2;4.2×103。
【解析】解:由图可知,因为物体熔化时的温度不变,所以该物质属于晶体;
(1)在最初2min内,物体处于固态的升温吸热过程,物体升高的温度:Δt1=0℃-(-40℃)=40℃,
则该物质吸收的热量:Q吸=c1mΔt1=2.1×103J/(kg•℃)×1kg×40℃=8.4×104J;
(2)由图可知,熔化过程所用的时间t=8min,相同的热源,物体在相同时间内吸收的热量相等,所以物质熔化过程所吸收的热量是前2min的4倍,即熔化过程吸收的热量:Q熔化=4Q吸=4×8.4×104J=3.36×105J;
(3)由图可知,物体全部熔化后,在t′=4min内,物体温度升高Δt2=40℃,
完全熔化后与熔化前相比,加热时间是原来的2倍,则吸收热量的关系为:Q吸′=2Q吸,
即:c2mΔt2=2c1mΔt1,
则该物质固态和液态的比热容之比:;
则液态时的比热容c2=2c1=2×2.1×103J/(kg•℃)=4.2×103J/(kg•℃)。
故答案为:8.4×104;3.36×105;1:2;4.2×103。
3.(2024秋•邯郸期中)让质量相等,初温相同的铜块和铅块吸收相等的热量,则铜块和铅块升高的温度之比为________。再相互接触则热量________,(选填“从铜传到铅”“从铅传到铜”“无传递”)。c铜=0.39×103J/(kg•℃),c铅=0.13×103J/(kg•℃)。
【答案】1:3;从铅传到铜。
【解析】解:因为铜和铅的质量相等,又吸收了相等的热量,由Q=cmΔt可得:Δt与c成反比,故Δt铜:Δt铅=c铅:c铜=0.13×103J/(kg•℃):0.39×103J/(kg•℃)=1:3,所以质量相同的铅块和铜块吸收相同的热量后铅块升高的温度高,由两者的初温相等可知,铅块的末温高,两者相互接触后,热量由铅块传给铜块。
故答案为:1:3;从铅传到铜。
考点七
冷热混合时的温度变化
概念定义
冷热混合问题基于热平衡原理和能量守恒定律:
热平衡原理:两个物体接触时,热量会从高温物体传向低温物体,直到两者温度相同
能量守恒:高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量(不考虑热损失)
解题步骤详解
步骤1:明确已知量和未知量
步骤2:建立热平衡方程
步骤3:解方程求未知量
解题小技巧
1. 温度单位必须统一(通常用℃)
2. 质量单位必须统一(通常用kg)
3. 注意题目是否说明"不计热损失"
4. 混合后的温度一定介于原来两个温度之间
典型例题
(2024秋•新华区校级月考)为了测定铅的比热容,把质量为400g的铅块加热到98℃,再浸没到160g的12℃的水中,最终水的温度为18℃。若不计热损失,求:[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)铅的比热容。
【答案】(1)水吸收的热量为4.032×103J;
(2)铅的比热容为0.126×103J/(kg•℃)。
【解析】解:(1)水的质m水=160g=0.16kg,水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg•℃)×0.16kg×(18℃-12℃)=4.032×103J;
(2)因为不计热损失,所以铅块放出的热量,铅的质量m铅=400g=0.4kg,
由Q放=cmΔt可知,铅的比热容:
答:(1)水吸收的热量为4.032×103J;
(2)铅的比热容为0.126×103J/(kg•℃)。
强化练习
1.(2024秋•清苑区期中)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。[]
【答案】40;3.36×104;0.4
【解析】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。
故答案为:40;3.36×104;0.4。
2.(2024秋•武邑县期中)质量、温度都相同的甲,乙两物体,先将甲投入一杯热水中,达到热水平衡时,水温下降20℃,将甲取出,再把乙投入这杯水中,达到热平衡时,水温又下降20℃,若热量和水的质量损失可忽略不计,则甲的比热容________乙的比热容(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】小于
【解析】解:将甲、乙两物体先、后投入到热水中,水温均下降20℃,根据Q放=cmΔt可知,水放出的热量相同,不计热量损失,则甲、乙吸收的热量均等于水放出的热量,即甲、乙吸收的热量相等;由题意可知,乙物体比甲物体少升高了20℃,即乙物体升高的温度小,在质量和吸收的热量相同时,由Q吸=cmΔt可知,乙物体的比热容大,即甲的比热容小于乙的比热容。
故答案为:小于。
3.(2024秋•武邑县期中)在一个标准大气压下,一质量为2kg的金属块,被加热到500℃后,立即投入质量为1千克,温度为20℃的冷水中,不计热量损失,最终水的温度升高到80℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)金属块的比热容。
【答案】(1)水吸收的热量为2.52×105J;
(2)金属块的比热容为0.3×103J/(kg•℃)。
【解析】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0水)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(80℃-20℃)=2.52×105J;
(2)根据题意可知,金属块放出的热量与水吸收的热量相等,即Q吸=Q放=2.52×105J,
由Q放=cm(t0-t)得金属块的比热容:
答:(1)水吸收的热量为2.52×105J;
(2)金属块的比热容为0.3×103J/(kg•℃)。
强化练习
一、选择题(共15小题)
1.(2024秋•泊头市期中)糖炒栗子一直是秋冬的限定美食。如图所示是翻炒栗子的场景,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.比热容小 B.密度大 C.热值大 D.含有的热量多
【答案】A
【解析】解:砂石的比热容小,相同质量的砂石同其他物质相比较,吸收相同的热量升温快,因此,将砂石与栗子混合在一起翻炒,可以让栗子快速、均匀加热。
故选:A。
2.(2024秋•满城区期末)对于物质的比热容,下列说法中正确的是( )
A.一个铜球吸收热量后比热容会增大
B.一桶水比一杯水的比热容大
C.一杯煤油由50℃降低到25℃后,比热容变为原来的二分之一
D.物质的比热容反映了物质吸收或者放出热量的能力,与物质种类和状态有关
【答案】D
【解析】解:ACD、比热容是物质的一种特性,它反映了物质吸收或放出热量的能力,与物质的种类和状态有关,与物质的质量、体积、温度无关,所以一个铜球吸收热量后比热容不变、一杯煤油由50℃降低到25℃后,比热容不变,故AC错误、D正确;
B、一杯水和一桶水质量、体积不同,但物质种类和状态相同,所以比热容相同。故B错误;
故选:D。
3.(2024春•馆陶县期中)下列对生产生活实际问题的解释正确的是( )
A.打开汽水瓶盖汽水喷出——气体的溶解度随着压强的增大而减小
B.汽车表面刷油漆能够防止铁生锈——隔绝空气中的氧气和水分
C.高铁站台设置安全线——气体的流速越大压强越大
D.海边昼夜温差变化比沙漠中小——水的比热容比沙石的比热容小
【答案】B
【解析】解:A.打开汽水瓶盖后瓶内气体压强减小,气体冒出不再溶解于汽水中,说明气体的溶解度随着压强的减小而减小,故A错误;
B.金属直接暴露在空气中与空气中的氧气和水分接触易生锈,而刷油漆可以一定程度上隔绝汽车表面与空气中氧气和水分的直接接触,达到防锈的目的,故B正确;
C.当高铁高速驶过时,高铁附近的空气流速变快,压强减小,此时人若离高铁过近会被产生的压强差推向高铁列车,极易发生危险,因此要设置安全线,故C错误;
D.海边昼夜温差变化比沙漠中小是因为水的比热容比沙石的比热容大,吸热能力强,白天吸收相同的热量时温度升高得少,晚上放出相同热量时温度下降得也少,因此昼夜温差较小,故D错误。
故选:B。
4.(2024秋•深州市期中)甲、乙两种材料不同的金属块,它们的质量相等,同时投入沸水中充分加热,先把甲金属块从沸水中取出投入一杯冷水中,热平衡后,水的温度升高了10℃取出甲金属块(不计水的质量变化),再把乙金属块由沸水投入该杯水中,热平衡后又使水温升高了10℃,则两金属块的比热关系是( )
A.c甲<c乙 B.c甲=c乙 C.c甲>c乙 D.以上情况都有可能
【答案】A
【解析】解:由题意可知,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,由Q吸=cmΔt可知,水吸收的热量相同,不计热量损失时,甲、乙两金属块放出的热量相同,因放入金属块乙后水升高的温度是在放入金属块甲后水升高温度的基础上,所以,甲金属块比乙金属块多降低10℃,即Δt甲>Δt乙,由可知,两金属块的比热容关系为c甲<c乙。
故选:A。
5.(2024秋•清苑区期中)甲、乙两种物体的质量之比为1:2,吸收相同的热量,升高的温度之比为1:2,则两种物质的比热容之比为( )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.1:4
【答案】C
【解析】解:已知甲、乙两种物体的质量之比为m甲:m乙=1:2,
吸收相同的热量,即Q甲:Q乙=1:1,
升高的温度之比为Δt甲:Δt乙=1:2,
由可得:
故C正确,ABD错误。
故选:C。
6.(2024秋•磁县期末)如图所示,现代家装中很多人都在家中安装“水地暖”,其管内使用热水为热媒传递热量,主要是利用水的( )
A.密度较大 B.比热容较大 C.沸点较高 D.凝固点较高
【答案】B
【解析】解: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,故家中安装“水地暖”,管内使用热水为热媒传递热量,故B正确,ACD错误。
故选:B。
7.(2024秋•赵县期末)关于比热容,下列说法正确的是( )
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体质量越大,它的比热容越大
C.比热容是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量无关
D.大多数固体的比热容都比液体的比热容大
【答案】C
【解析】解:比热容的影响因素为:种类、状态。所以AB都不对;
一般来说固体的比热容都比液体的比热容小,比如水的比热容大于冰的比热容,所以D不对;
故选:C。
8.(2024秋•怀安县期末)如图所示,是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度-时间图象,实验中两种物质的质量相同,初温相同,选用的加热器相同,由图象可知( )
A.加热时间相同,a物质吸收热量多,比热容小
B.加热时间相同,a物质的末温高,比热容大
C.吸收相同热量,b物质温度升高慢,比热容小
D.吸收相同热量,b物质的末温低,比热容大
【答案】D
【解析】解:选用的加热器相同,由转换法,加热相同时间,两物质吸热一样多,加热相同时间,吸热相同,由图知,a物质的末温高,因初温相同,a物质升温高,比热容小,b物质比热容大,故D正确,ABC错误;
故选:D。
9.(2024秋•路南区期末)小红同学阅读了表后,得出了一些结论,其中正确的是( )
一些物质的比热容/[J•(kg•℃)-1]
水
4.2×103
干泥土
0.84×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
煤油
2.1×103
铅
0.13×103
A.同一物质发生物态变化后,比热容不变
B.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
C.水比泥土比热容大,沿海地区昼夜温差大
D.质量相等的水和煤油,温度都升高1℃,水吸收的热量多
【答案】D
【解析】解:A、同一物质发生物态变化后,比热容会改变,如水和冰,故A错误;
B、一桶水的比热容和一杯水的比热容一样大,故B错误;
C、水比泥土比热容大,沿海地区昼夜温差小,故C错误;
D、质量相等的水和煤油,因为水的比热容大,温度都升高1℃,水吸收的热量多,故D正确。
故选:D。
10.(2024秋•乐亭县期末)用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图是A和B的温度随加热时间变化的图象,下列说法正确的是( )
A.A的比热容大于B的比热容
B.A的比热容小于B的比热容
C.都加热t时间,B吸收热量比A吸收热量多
D.A和B升高相同的温度,B吸收热量较多
【答案】A
【解析】解:AB、利用热量的计算公式Q=cmΔt可知,在质量相等、吸收的热量也相同时,A的温度升高20℃,B的温度升高40℃,由公式知,A的比热容大于B的比热容,故A正确,B错误,
C、两种质量相等、初始温度也相同的不同液体,分别用相同的电加热器加热,所以相同的时间内吸收的热量相等,故C错误;
D、由图象可以看出,当升高的温度相同时,A的加热时间更长,说明A吸收的热量更多,故D错误。
故选:A。
11.(2024秋•隆尧县校级期末)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
【答案】B
【解析】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。
故选:B。
12.(2024秋•孟村县期末)在1个标准大气压下,1kg100℃的水完全汽化成100℃的水蒸气,需要吸收2.26×106J热量。若保持1个标准大气压的条件下把100g16℃的水加热沸腾,并使其中的20g汽化,一共需要吸收的热量约是( )水的比热容4.2×103J/(kg•℃)
A.3.5×104J B.4.5×104J C.8.0×104J D.7.3×104J
【答案】C
【解析】解:由题知,在1个标准大气压下,1kg100℃的水完全汽化成100℃的水蒸气,需要吸收2.26×106J热量,则20g100℃的水汽化吸收的热量: Q1=2.26×106J×=4.52×104J;
100g16℃的水加热沸腾吸收的热量:
Q2=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(100℃-16℃)=3.528×104J。
一共吸热:
Q=Q1+Q2=4.52×104J+3.528×104J=8.048×104J≈8.0×104J。
故选:C。
二、填空题(共5小题)
13.(2024秋•裕华区校级期中)冬天常用一种电热暖手宝,其内部液体通常采用水,这是利用水的________较大的属性,使保暖时间更长。若袋内质量为0.5kg的水吸收了1.68×105J的热量,则水升高的温度为________℃.【c水=4.2×103J/(kg•℃)】
【答案】比热容;80。
【解析】解:(1)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,所以电热暖手宝内部液体通常采用水;
(2)根据Q吸=cmΔt可得,1.68×105J=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×Δt,
解得,水升高的温度为:Δt=80℃。
故答案为:比热容;80。
14.(2024秋•保定期末)水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),若将4kg的水倒掉一半,则剩下的水的比热容是________J/(kg•℃),修建人工湖可以调节气温的主要原因是水的比热容较________,即等质量的水和其他物质相比较,吸收或放出相等的热量,水的温度变化较________(后两空均选填“大”或“小”)。
【答案】4.2×103;大;小
【解析】解:因为比热容是物质的一种特性,只与这种物质存在的状态有关,而与物质的质量无关,所以将4kg的水倒掉一半,比热容不变仍为4.2×103J/(kg•℃);
水的比热容较大,白天,相同质量的水和土壤、沙石比较,吸收相同的热量时,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量时,水的温度降低得少,使得昼夜的温差小,所以修建人工湖可以有效调节周围环境的气温。
故答案为:4.2×103;大;小。
15.(2024秋•邯郸期末)用两个相同的“热得快”,分别给质量均为100g、初温相同的甲、乙两种液体同时加热,两种液体的温度随时间变化关系图象如图。若乙液体是水,则甲的比热容为________J/(kg•℃),10~20min内甲液体吸收热量________J。[已知c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】2.1×103;1.26×104。
【解析】解:用两个相同的“热得快”,分别给质量均为100g、初温相同的甲、乙两种液体同时加热,相同时间的热量相等,即热量之比等于时间之比;升高相同的温度,甲加热的时间是10min,乙加热的时间是20min,由公式Q吸=cmΔt可得c乙mΔt=2c甲mΔt;即;
因为加热器相同,因此在相同时间内甲液体吸收的热量相同,即10~20min内甲液体吸收热量等于0~10min内甲液体吸收热量Q吸=c甲m甲(t-t0)=2.1×103J/(kg•℃)×0.1kg×(60℃-0℃)=1.26×104J。
故答案为:2.1×103;1.26×104。
16.(2024秋•裕华区校级期末)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。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。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】2.1×104;A
【解析】解:由图1可知,温度计的分度值为1℃,此时温度计的示数为t0=80℃,
由图2可知,A杯中水的末温为t=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。
故答案为:2.1×104;A。
三、实验探究题(共2小题)
17.(2024秋•峰峰矿区期中)为了探究“不同物质的吸热能力”,用两个完全相同的酒精灯分别给初温和质量都相同的两种液体A、B加热,如图甲所示,根据实验数据绘制的图像如图乙所示。
(1)组装器材时,应按照________的顺序进行。
(2)实验中,通过比较________间接反映两种液体吸收热量的多少。
(3)通过分析图乙可知,液体________的吸热能力较强,理由是________________________。
(4)本实验应用的实验方法有:________和________。
【答案】(1)由下向上;(2)加热时间;(3)A;质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,A的加热时间长,A吸热多;(4)控制变量法;转换法。
【解析】解:(1)由于要用酒精灯的外焰加热,故应按照由下向上的顺序进行;(2)根据转换法知:吸收热量的多少是通过用相同的加热器,比较加热时间,若加热时间相同,则吸收的热量就相同;(3)因质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,A的加热时间长,A吸热多,所以A的吸热能力强;
(4)本实验中,通过比较加热时间间接反映两种液体吸收热量的多少,采用了转换法。控制液体的质量和初温相同,采用了控制变量法。故答案为:(1)由下向上;(2)加热时间;(3)A;质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,A的加热时间长,A吸热多;(4)控制变量法;转换法。
18.(2024秋•涿州市校级期中)某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给水和煤油加热,他得到如表所示数据:
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
5
45
煤油
60
20
5
70
(1)使用相同加热器的目的是________。
(2)在实验中该同学是根据________来判断吸收热量的多少。
(3)在此实验中,如果要使水和煤油的最后温度相同,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”)煤油吸收的热量。
(4)实验表明,在相同条件下吸热能力更强的是________(选填“水”或“煤油”)。
(5)从表中数据可知,水和煤油的质量相同,加热结束时,煤油的比热容是 ________[已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】(1)相同的时间水和食用油吸收的热量相同;(2)加热时间;(3)大于;(4)水;(5)2.1×103。
【解析】解:(1)使用相同的加热器的目的是:相同的时间水和食用油吸收的热量相同;
(2)根据转换法,用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少;
(3)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,根据转换法,水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
(4)由表格数据分析推论,使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,根据比较吸热能力的第1种方法,在相同条件下吸热的能力更强的是水;
(5)由图可知,加热6分钟,吸热相同热量时,水升高的温度为25℃;
食用油升高的温度为:70℃-20℃=50℃,食用油升高的温度为水的=2倍,根据,在质量和吸热相同的条件下,升高的温度与比热容成反比,故食用油的比热容为:×4.2×103J/(kg•℃)=2.1×103J/(kg•℃)。
故答案为:(1)相同的时间水和食用油吸收的热量相同;(2)加热时间;(3)大于;(4)水;(5)2.1×103。
四、计算题(共2小题)
19.(2024秋•深州市期中)一壶质量为2千克,温度为20℃的水,加热到70℃[已知c水=4.2×103J/(kg•℃)]。求:
(1)水升高的温度Δt;
(2)水吸收的热量Q;
(3)接着再继续加热,若水又吸收了1.68×105焦的热量,求水的末温t末。
【答案】(1)水升高的温度Δt为50℃;
(2)水吸收的热量Q吸为4.2×105J;
(3)水的末温t末为90℃。
【解析】解:(1)水升高的温度:Δt=t-t0=70℃-20℃=50℃;
(2)水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×50℃=4.2×105J;
(3)由Q吸=cmΔt可知,水后来升高的温度:
则水的末温t′=70℃+20℃=90℃。
答:(1)水升高的温度Δt为50℃;
(2)水吸收的热量Q吸为4.2×105J;
(3)水的末温t末为90℃。
20.(2024秋•武强县期中)为了测定铅的比热容,把质量为200g的铅块加热到98℃,再投入到80g的12℃的水中,混合后水的温度为18℃.若不计热损失,[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)铅的比热容。
【答案】(1)水吸收的热量为2016J;
(2)铅的比热容是126J/(kg•℃)。
【解析】(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0水)=4.2×103J/(kg•℃)×0.08kg×(18℃-12℃)=2016J;
(2)已知不计热损失,则Q放=Q吸=2016J,由Q放=cm(t0-t)得铅的比热容:
答:(1)水吸收的热量为2016J;
(2)铅的比热容是126J/(kg•℃)。
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