内容正文:
第二节 物质的比热容 (导学案)
【学习目标】
通过实验了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性,记住其定义式和单位;能查阅比热容表,了解常见物质(如水、砂石、金属等)的比热容,知道水的比热容最大;能运用比热容公式进行简单的吸热、放热计算。
【学习重点】
比热容的概念及物理意义(物质吸热能力的特性);探究不同物质吸热能力的实验(控制变量法的应用);热量计算公式 的理解与简单应用。
【学习难点】
探究不同物质吸热能力的实验(控制变量法的应用以及实验数据分析)。
【自主预习】
1.比热容:一定质量的某种物质,在温度升高(或降低)时,吸收(或放出)的热量与它的
质量和升高(或降低)的温度 乘积 之比,叫做这种物质的比热容.比热容用符号 c 表示,它的单位是 焦耳每千克摄氏度 ,符号是 J/(kg·℃) .
2.计算公式:。
【课堂探究】
探究一、探究不同物质的吸热能力
【实验探究】
实验目的:比较质量相同的不同物质(水和食用油),升高相同温度时吸收热量的差异。
实验设计(小组讨论完成):
控制变量:需保证水和食用油的______相同、______相同、______相同(选填 “质量”“初温”“加热装置”);
实验器材:烧杯、电加热器(相同规格)、温度计、天平、秒表、水、食用油;
转换法应用:用______反映物质吸收热量的多少(相同电加热器,单位时间放热相同)。
实验步骤与数据记录:
实验次数
研究物质
物质质量
(g)
初始温度
(℃)
末温(℃)
升高的温度
(℃)
加热时间
(min)
平均加热时间
(min)
1
水
500
20
60
40
2
水
500
20
60
40
3
水
500
20
60
40
1
食用油
500
20
60
40
2
食用油
500
20
60
40
3
食用油
500
20
60
40
【交流讨论】水和食用油升高相同温度(如从 20℃到 60℃)时,的加热时间更长,说明其吸收热量更;
【归纳总结】水的加热时间更长,吸热更多,进一步推出:相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量通常 相同 ;相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 一般不同;相同质量的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度 一般不同。
【例1】小华在家里学习烧饭做菜的过程中,经常要加热食用油和水。因此,她对一些物理现象有了一定的认识,她猜想食用油的比热容比水的小。
(1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是________(填字母)。
A.食用油能把食物炸得焦黄,而水不能 B.食用油能漂在水面上
C.食用油比水难蒸发 D.相同条件下,加热时食用油比水热得快
(2)为了验证自己的猜想,小华进行如下探究:将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
①图甲是小华的实验装置,其中有一处明显错误,请指出错误之处: 。
②纠正错误后继续实验,实验中用 表示物质吸热的多少。
③小华根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像,由图像可知 的吸热能力较强。已知水的比热容为,则食用油的比热容为 。
④实验结束后,小华评估实验时认为用图丙中的实验装置进行实验更好,你认为选择电加热器加热的优点是 (写出一个即可)。
【答案】(1)D
(2) 没有控制水和食用油的质量相同 加热时间 水 容易控制水和食用油吸收的热量相同
【详解】(1)比热容是反映物质吸热能力的物理量,比热容越小,物质吸收相同热量时温度升高越快,或升高相同温度时吸收的热量越少。
A.食用油能把食物炸焦黄而水不能,是因为食用油的沸点远高于水的沸点(标准大气压下水沸点 100℃,食用油沸点通常 200℃以上),与比热容无关,故A不符合题意;
B.食用油漂在水面上,是因为食用油的密度小于水的密度,属于密度特性,与比热容无关,故B不符合题意;
C.食用油比水难蒸发,是因为食用油的分子间作用力较大、挥发性较弱,与比热容无关,故C不符合题意;
D.相同条件下加热时食用油比水热得快,说明在吸收相同热量(相同加热条件)时,食用油的温度升高更快,根据比热容的物理意义,这表明食用油的吸热能力较弱,即比热容比水小,能支持小华的猜想,故D符合题意。
故选D。
(2)[1]探究不同物质的比热容大小,需根据控制变量法保证除物质种类不同外,其他影响实验的因素均相同,包括物质的质量、初温、加热源规格、烧杯规格等。图甲装置中,两个烧杯内的水和食用油体积相同,由于水和食用油的密度不同,则烧杯中水和食用油的质量不相等,因此明显错误是没有控制水和食用油的质量相同。
[2]实验中使用两个相同的酒精灯加热,相同规格的酒精灯在相同时间内释放的热量相同(不考虑热量损失时),物质吸收的热量等于酒精灯释放的热量。因此,加热时间越长,物质吸收的热量越多,可用加热时间表示物质吸热的多少,采用了转换法。
[3]由温度随时间变化的图像可知,水和食用油从20℃升高到60℃,升高相同温度,水的加热时间为8min,食用油的加热时间为4min。由于加热时间反映吸热多少,说明水吸收的热量是食用油的2倍,水的吸热能量较强。对于水来说,对于食用油来说,故,整理得
[4]图丙装置使用电加热器加热,与酒精灯相比,电加热器的优点在于:电加热器可以精确控制在相同时间内释放的热量完全相同,能更准确地保证水和食用油吸收的热量相同,避免了酒精灯火焰大小不稳定导致的热量供应不均匀问题,减少实验误差
探究二、物质的比热容
【自主学习】指导学生阅读课本P40~41“物质的比热容”条目下内容
【交流讨论】
为定量描述物质的吸热能力,引入 “比热容”:一定质量的物质,温度升高(或降低)1℃时吸收(或放出)的热量,叫做这种物质的比热容,用符号______表示。
其中Q为吸收的热量;
m为物体质量;
t1为物体初温度;
t2为物体末温度。
【自主学习】阅读课本 “常见物质比热容表”,填写下面的内容
水的比热容是 4.2×10³J/(kg·℃),它表示:
质量为1kg的水温度升高1℃所吸收的热量是4.2×10³J 。
【交流讨论】
物质的比热容大,即吸热能力强,在一定质量或忽略物体质量时放出(或吸收)相同的热量,它的温度变化小且变化慢,在变化相同的温度时,吸收(或放出)的热量较多,物质比热容小时反之。
(1) 解释自然现象提问:为什么沿海地区昼夜温差小,沙漠地区昼夜温差大?
水的比热容大,砂石的比热容小。白天:吸收相同热量,海水升温慢,砂石升温快。 夜晚:放出相同热量,海水降温慢,砂石降温快。
(2) 生活中的应用展示实例:
培育秧苗:傍晚灌水(水放热慢,保护秧苗不被冻坏),白天放水。
发动机冷却:用水做冷却剂(水吸热多,升温慢)。
取暖:用热水供暖(水放热多,降温慢)。
提问:这些实例利用了水的什么特性?
水的比热容大。
【例2】沿海地区的昼夜温差较小,而内陆地区(尤其是沙漠)的昼夜温差较大,这主要是因为( )
A.水的热量多,沙石的热量少 B.水的导热性好,沙石的导热性差
C.水的比热容大,沙石的比热容小 D.水吸收的热量多,沙石吸收的热量少
【答案】C
【详解】A.热量是一个过程量,不能说 “水的热量多,沙石的热量少” ,只能说吸收或放出热量,故A不符合题意;
B.昼夜温差大小与导热性关系不大,主要是比热容差异导致的,故B不符合题意;
CD.由于水的比热容大,沙石的比热容小,质量相同的水和沙石相比,在吸收或放出相等热量时,水的温度变化较小,所以就形成了沿海地区昼夜温差小,内陆地区昼夜温差大的结果,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【例3】糖炒栗子是我国北方非常有名的美食,传统糖炒栗子的精髓在于砂石的导热和糖的焦香。关于糖炒栗子的制作,下列说法正确的是( )
A.选用砂石炒制是因为砂石颗粒小,有利于板栗受热均匀
B.砂石升温较快,是因为它的吸热能力强
C.刚炒出的栗子烫手是因为含有的热量多
D.炒制过程主要是通过做功的方式增大栗子的内能
【答案】A
【详解】A.选用砂石炒制是因为砂石颗粒比较小,用砂石给板栗加热,有利于板栗受热均匀,故A正确;
B.砂石升温较快,是因为它的吸热能力弱,与其他质量相同的物质相比,加热相同时间,砂石吸收相同的热量后升高的温度多,故B错误;
C.热量是过程量,不能说物质含有热量的多少,故C错误;
D.炒制过程主要是通过热传递的方式增大栗子的内能,栗子吸收热量内能增大,故D错误。
故选A。
【例4】下表列出了一些物质的比热容,小明根据表格中的数据得出了如下结论,其中正确的是( )
物质
比热容
物质
比热容
水
铝
煤油
约
干泥土
约
冰
铁、钢
A.液体的比热容一定比固体的比热容大
B.相同质量的铝块和铁块升高相同的温度,铁块吸收的热量多
C.相同质量的干泥土和水,吸收相等的热量,水的温度升高得较多
D.不同物质的比热容有可能相等
【答案】D
【详解】A.比热容是物质的一种特性,与物质的状态(固体、液体 )有关,但不是液体的比热容一定比固体的大。例如,表格中冰是固体,比热容为,而煤油是液体,比热容约 ,二者相等,故A错误;
B.由热量,当质量m相同、升高的温度Δt相同时,吸收的热量Q与比热容c成正比。已知铝的比热容 ,铁、钢的比热容 , 。所以相同质量的铝块和铁块升高相同的温度,铝块的比热容大,铝块吸收的热量多,故B错误;
C.由热量,变形可得 。当质量m相同、吸收的热量Q相等时,温度变化量Δt与比热容c成反比 。水的比热容 ,干泥土的比热容, 。所以相同质量的干泥土和水,吸收相等的热量,干泥土的温度升高得较多,水的温度升高得较少,故C错误;
D.从表格中可以看到,煤油的比热容约为 ,冰的比热容也是约为 ,煤油和冰是不同物质,但比热容相等。这说明不同物质的比热容有可能相等,故D正确。
故选D。
探究三、比热容相关的计算
【公式推导】
关系式推导
根据比热容的定义式,结合物体温度升高时 ,物体温度降低时我们能得到以下关系式
①求热量公式:,具体来说 或。
②求物体质量公式 。
③求温度变化公式 。
【例题讲解】
电水壶中装有质量为2kg、温度为20℃的水。通电后将水加热到100℃,水吸收的热量是多少?
【例5】小夏在探究物质的放热能力与哪些因素有关时,分别用质量相等的水和某种液体进行了实验(),并对实验数据进行了图像处理,如图所示。实验中,水和这种液体在相同时间内放出的热量相等[]。分析图像可以得出( )
A.甲物质是水, B.甲物质是水,
C.乙物质是水, D.乙物质是水,
【答案】A
【详解】由图可知,相同时间内,乙液体的温度降低得快,甲液体温度降低得慢;根据Q=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,乙的温度降低得快,乙的比热容小;所以,甲液体的比热容大,甲物质为水,水和液体的质量相同,水和液体在相同时间内放出的热量相等,当15min时,水降低的温度Δt甲=60℃-40℃=20℃
液体降低的温度为Δt乙=60℃-20℃=40℃
由Q=cmΔt可知,当m、Q相同时,c与Δt成反比,故液体的比热容为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【例6】在标准大气压下,质量为1kg、初温为80℃的水吸收热量。[]
(1)其温度升高到多少摄氏度?
(2)若这些热量被5kg的铜块完全吸收,则铜块升高的温度是多少摄氏度?[,最后结果保留一位小数]
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据公式 ,温度变化量
理论末温为,但在标准大气压下,水的沸点为,因此实际末温为。
(2)根据公式 ,则铜块升高的温度是
【归纳整理】
第二节 物质的比热容
【课堂练习】
1.跨学科 下列实例中,与“水的比热容较大”这一特性无关的是( )
A.让热水流过散热器供暖 B.用循环水冷却汽车发动机
C.夏天在房间内洒水降温 D.城市建造人工湖来调节气温
【答案】C
【详解】A.因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度时,水放出的热量多,所以让热水流过散热器供暖,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,升高相同的温度时,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.炎热的夏天,在室内地面上洒水,水蒸发时会从周围吸热而降低周围环境的温度,使人感到凉爽,不是利用水的比热容大的特点,故C符合题意;
D.城市建造人工湖来调节气温,是由于水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量时,温度变化较小,故D不符合题意。
故选C。
2.重庆美食中涉及很多物理知识,以下分析正确的是( )
A.开大火煮火锅可以让沸腾的火锅汤温度升高
B.煮酸辣粉的时候是通过做功的方式让酸辣粉的内能增加
C.煮小面时用的铁锅的比热容比水的大,锅上方冒出的“白气”是液化现象
D.路过烤鱼店就能闻到烤鱼香味是因为分子的热运动
【答案】D
【详解】A.液体沸腾时温度保持不变,开大火只能加快汽化,不能提高温度,故A错误;
B.煮酸辣粉时通过热传递增加内能,而非做功,故B错误;
C.铁的比热容约460J/(kg·℃)比水的比热容4200J/(kg·℃)小,“白气”是液化现象,故C错误;
D.闻到香味是分子无规则热运动的结果,故D正确。
故选D。
3.水的比热容较大这一特点,在日常生活中有着广泛的应用。下列所举事例中与这一特点无关的是( )
A.对秧田晚上灌水,白天放水
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小
C.在城市建造人工湖可减少热岛效应
D.炎热的夏天为了降低室温向地面洒水
【答案】D
【详解】A.对秧田晚上灌水,白天放水,是利用水的比热容大,使秧苗的温度不至于变化太大,故A不符合题意;
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小,是因为水的比热容大,在同样吸放热的情况下,温度变化小,故B不符合题意;
C.在城市建造人工湖可减少热岛效应,是利用水的比热容大,使周围温度不至于变化太大,故C不符合题意;
D.炎热的夏天为了降低室温向地面洒水,是利用水蒸发吸热,故D符合题意。
故选D。
4.小明用酒精灯对冰加热,冰熔化后直至沸腾,在此过程中小明绘制了温度随时间变化的图像,如图所示。关于图像下列分析正确的是( )
A.根据图像可知冰是非晶体
B.图像中的AB段表示冰的熔化过程
C.水沸腾时温度不变,说明沸腾不需要吸热
D.根据图像的变化可知水的比热容比冰的比热容大
【答案】D
【详解】A.根据图像可知,BC段为冰熔化的过程,冰熔化时温度不变,冰有熔点,冰是晶体,故A错误;
B.图像中的AB段表示冰温度升高的过程,不是冰的熔化过程,故B错误;
C.水沸腾时温度不变,但是沸腾时需要对它持续加热,说明沸腾时需要吸热,故C错误;
D.根据图像的变化可知,相同质量的水和冰相比,吸收相同热量,水的温度变化较小,所以,水的比热容比冰的比热容大,故D正确。
故选D。
5.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,两个相同的烧杯中分别装有初温相同的a、b两种液体,用同一盏酒精灯先后进行加热,根据两次记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.实验装置中玻璃棒可以不要
B.a、b两种液体的体积需要相同
C.液体a的比热容是液体b的比热容的2倍
D.液体吸热的多少可以通过加热时间来反映
【答案】D
【详解】A.为使液体受热均匀,实验中要用玻璃棒不断搅拌,故A错误;
B.根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,不同物质密度不同,根据m=ρV,体积相同的不同物质质量不同,故B错误;
C.根据图乙可知,升高40℃,a、b的加热时间分别为4min和8min,由转换法,B、A的吸热之比为2:1,根Q=cmΔt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,液体a的比热容是液体b的比热容的0.5倍,故C错误;
D.实验中用同一盏酒精灯先后进行加热,液体在相同时间吸收的热量相同,所以液体吸热的多少可以通过加热时间来反映,采用了转换法,故D正确。
故选D。
6.下表是一些物质的比热容[],根据表中数据,下列判断正确的是( )
水
铝
煤油、冰
干泥土
砂石
铜
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.水的比热容是水的比热容的两倍
C.不同物质的比热容一定不同
D.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度变化较大
【答案】D
【详解】A.水和冰状态不同,比热容不同,说明比热容与物质的状态有关,故A错误;
B.比热容是物质的特性,与质量无关,100g水和50g水的比热容相同,故B错误;
C.煤油和冰是不同物质,但比热容均为2.1×10³ J/(kg·℃),故C错误;
D.由,质量相等、吸热相同时,铜的比热容(0.39×10³ J/(kg·℃))比铝(0.88×10³ J/(kg·℃))小,铜温度变化更大,故D正确。
故选D。
7.沿口古镇某酒店厨师在炸制渣渣鱼时,将2kg的菜油从20℃加热到170℃(未沸腾),油的上方出现“白气”,这是因为上方的水蒸气发生了 现象,在这个过程中菜油吸收的热量为 J[取]。
【答案】 液化
【详解】[1]油的上方出现“白气”,是油锅上方的水蒸气遇冷液化形成的小水滴,属于液化现象。
[2]在这个过程中菜油吸收的热量
8.2025年4月16日,中国自主研制的超大直径盾构机在郑州下线,它将用于澳大利亚西部港湾项目建设。盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械,其前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘很锋利这是通过 的方式增大压强。工作过程中盾构机的前端需要用水给刀片降温,主要利用了水的 较大的特性。
【答案】 减小受力面积 比热容
【详解】[1]刀盘很锋利,减小了受力面积,在压力不变的情况下,增大了压强。
[2]用水给刀片降温主要是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质相比,升高相同的温度,水吸收的热量更多。
9.如图是对0.5kg的碎冰块均匀加热获得的“温度与时间”关系图像,不计热损失,物质在 AB和 CD 段两种状态下的比热容较大的是 段,在B点的内能 (>/=/<)C点的内能;若CD段的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则在BC段吸热为 。
【答案】 CD < 1.68×105
【详解】[1]冰熔化前后,质量不变,由图得,AB温度升高比CD快,则相同时间,AB温度升高比CD段多;实验中使用相同的加热装置,熔化前后,加热相同时间,物质吸收的热量相同,由得,在 AB和 CD 段两种状态下的比热容较大的是CD段。
[2]冰熔化过程中不断吸收热量,内能不断增大,则在B点的内能小于C点的内能。
[3]若CD段的比热容为4.2×103J/(kg·℃),45~55min,水吸收的热量为
在BC段加热时间为
在BC段吸热为
10.淬火是金属热处理工艺之一,把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃,然后放在室温为20℃的空气中自然冷却,求:[已知金属块的比热容为,水的比热容为]
(1)金属块在冷却过程中放出的热量;
(2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热,在标准大气压下水升高的温度。
【答案】(1)
(2)65℃
【详解】(1)金属块在冷却过程中放出的热量
(2)依题意得,水吸收的热量为
由得,水的理论温度升高
水的初始温度为 ,则水的理论末温为
但标准大气压下水的沸点为 ,因此实际升高的温度为
11.学校开展以“给父母送上一道家常菜”为主题的劳动教育实践活动。小红在妈妈指导下走进厨房进行劳动实践。如图所示,小红用密闭的电热锅烧水炖制鲫鱼汤,已知锅内汤的质量为,汤的初温为,电热锅每分钟产生的热量,且全部被汤吸收,汤的比热容为,则10分钟后汤的温度上升到多少摄氏度?
【答案】102℃
【详解】汤10min吸收的热量
设汤的末温为t,根据热量计算公式 Q吸 = m c Δt,代入数据可得
解得t=102℃。
因电热锅是封闭的,气压高于1标准大气压,所以汤的温度为102℃。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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第二节 物质的比热容 (导学案)
【学习目标】
通过实验了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性,记住其定义式和单位;能查阅比热容表,了解常见物质(如水、砂石、金属等)的比热容,知道水的比热容最大;能运用比热容公式进行简单的吸热、放热计算。
【学习重点】
比热容的概念及物理意义(物质吸热能力的特性);探究不同物质吸热能力的实验(控制变量法的应用);热量计算公式 的理解与简单应用。
【学习难点】
探究不同物质吸热能力的实验(控制变量法的应用以及实验数据分析)。
【自主预习】
1.比热容:一定质量的某种物质,在温度升高(或降低)时,吸收(或放出)的热量与它的
质量和升高(或降低)的温度 之比,叫做这种物质的比热容.比热容用符号 c 表示,它的单位是 ,符号是 .
2.计算公式:。
【课堂探究】
探究一、探究不同物质的吸热能力
【实验探究】
实验目的:比较质量相同的不同物质(水和食用油),升高相同温度时吸收热量的差异。
实验设计(小组讨论完成):
控制变量:需保证水和食用油的______相同、______相同、______相同(选填 “质量”“初温”“加热装置”);
实验器材:烧杯、电加热器(相同规格)、温度计、天平、秒表、水、食用油;
转换法应用:用______反映物质吸收热量的多少(相同电加热器,单位时间放热相同)。
实验步骤与数据记录:
实验次数
研究物质
物质质量
(g)
初始温度
(℃)
末温(℃)
升高的温度
(℃)
加热时间
(min)
平均加热时间
(min)
1
水
500
20
60
40
2
水
500
20
60
40
3
水
500
20
60
40
1
食用油
500
20
60
40
2
食用油
500
20
60
40
3
食用油
500
20
60
40
【交流讨论】水和食用油升高相同温度(如从 20℃到 60℃)时,的加热时间更长,说明其吸收热量更;
【归纳总结】水的加热时间更长,吸热更多,进一步推出:相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量通常 ;相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 ;相同质量的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度 。
【例1】小华在家里学习烧饭做菜的过程中,经常要加热食用油和水。因此,她对一些物理现象有了一定的认识,她猜想食用油的比热容比水的小。
(1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是________(填字母)。
A.食用油能把食物炸得焦黄,而水不能 B.食用油能漂在水面上
C.食用油比水难蒸发 D.相同条件下,加热时食用油比水热得快
(2)为了验证自己的猜想,小华进行如下探究:将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
①图甲是小华的实验装置,其中有一处明显错误,请指出错误之处: 。
②纠正错误后继续实验,实验中用 表示物质吸热的多少。
③小华根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像,由图像可知 的吸热能力较强。已知水的比热容为,则食用油的比热容为 。
④实验结束后,小华评估实验时认为用图丙中的实验装置进行实验更好,你认为选择电加热器加热的优点是 (写出一个即可)。
探究二、物质的比热容
【自主学习】指导学生阅读课本P40~41“物质的比热容”条目下内容
【交流讨论】
为定量描述物质的吸热能力,引入 “比热容”:一定质量的物质,温度升高(或降低)1℃时吸收(或放出)的热量,叫做这种物质的比热容,用符号______表示。
其中Q为吸收的热量;
m为物体质量;
t1为物体初温度;
t2为物体末温度。
【自主学习】阅读课本 “常见物质比热容表”,填写下面的内容
水的比热容是 ,它表示:
。
【交流讨论】
物质的比热容大,即吸热能力强,在一定质量或忽略物体质量时放出(或吸收)相同的热量,它的温度变化小且变化慢,在变化相同的温度时,吸收(或放出)的热量较多,物质比热容小时反之。
(1) 解释自然现象提问:为什么沿海地区昼夜温差小,沙漠地区昼夜温差大?
(2) 生活中的应用展示实例:
提问:这些实例利用了水的什么特性?
【例2】沿海地区的昼夜温差较小,而内陆地区(尤其是沙漠)的昼夜温差较大,这主要是因为( )
A.水的热量多,沙石的热量少 B.水的导热性好,沙石的导热性差
C.水的比热容大,沙石的比热容小 D.水吸收的热量多,沙石吸收的热量少
【例3】糖炒栗子是我国北方非常有名的美食,传统糖炒栗子的精髓在于砂石的导热和糖的焦香。关于糖炒栗子的制作,下列说法正确的是( )
A.选用砂石炒制是因为砂石颗粒小,有利于板栗受热均匀
B.砂石升温较快,是因为它的吸热能力强
C.刚炒出的栗子烫手是因为含有的热量多
D.炒制过程主要是通过做功的方式增大栗子的内能
【例4】下表列出了一些物质的比热容,小明根据表格中的数据得出了如下结论,其中正确的是( )
物质
比热容
物质
比热容
水
铝
煤油
约
干泥土
约
冰
铁、钢
A.液体的比热容一定比固体的比热容大
B.相同质量的铝块和铁块升高相同的温度,铁块吸收的热量多
C.相同质量的干泥土和水,吸收相等的热量,水的温度升高得较多
D.不同物质的比热容有可能相等
探究三、比热容相关的计算
【公式推导】
关系式推导
根据比热容的定义式,结合物体温度升高时 ,物体温度降低时我们能得到以下关系式
①求热量公式:,具体来说 或。
②求物体质量公式 。
③求温度变化公式 。
【例题讲解】
电水壶中装有质量为2kg、温度为20℃的水。通电后将水加热到100℃,水吸收的热量是多少?
【例5】小夏在探究物质的放热能力与哪些因素有关时,分别用质量相等的水和某种液体进行了实验(),并对实验数据进行了图像处理,如图所示。实验中,水和这种液体在相同时间内放出的热量相等[]。分析图像可以得出( )
A.甲物质是水, B.甲物质是水,
C.乙物质是水, D.乙物质是水,
【例6】在标准大气压下,质量为1kg、初温为80℃的水吸收热量。[]
(1)其温度升高到多少摄氏度?
(2)若这些热量被5kg的铜块完全吸收,则铜块升高的温度是多少摄氏度?[,最后结果保留一位小数]
【归纳整理】
第二节 物质的比热容
【课堂练习】
1.跨学科 下列实例中,与“水的比热容较大”这一特性无关的是( )
A.让热水流过散热器供暖 B.用循环水冷却汽车发动机
C.夏天在房间内洒水降温 D.城市建造人工湖来调节气温
2.重庆美食中涉及很多物理知识,以下分析正确的是( )
A.开大火煮火锅可以让沸腾的火锅汤温度升高
B.煮酸辣粉的时候是通过做功的方式让酸辣粉的内能增加
C.煮小面时用的铁锅的比热容比水的大,锅上方冒出的“白气”是液化现象
D.路过烤鱼店就能闻到烤鱼香味是因为分子的热运动
3.水的比热容较大这一特点,在日常生活中有着广泛的应用。下列所举事例中与这一特点无关的是( )
A.对秧田晚上灌水,白天放水
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小
C.在城市建造人工湖可减少热岛效应
D.炎热的夏天为了降低室温向地面洒水
4.小明用酒精灯对冰加热,冰熔化后直至沸腾,在此过程中小明绘制了温度随时间变化的图像,如图所示。关于图像下列分析正确的是( )
A.根据图像可知冰是非晶体
B.图像中的AB段表示冰的熔化过程
C.水沸腾时温度不变,说明沸腾不需要吸热
D.根据图像的变化可知水的比热容比冰的比热容大
5.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,两个相同的烧杯中分别装有初温相同的a、b两种液体,用同一盏酒精灯先后进行加热,根据两次记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.实验装置中玻璃棒可以不要
B.a、b两种液体的体积需要相同
C.液体a的比热容是液体b的比热容的2倍
D.液体吸热的多少可以通过加热时间来反映
6.下表是一些物质的比热容[],根据表中数据,下列判断正确的是( )
水
铝
煤油、冰
干泥土
砂石
铜
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.水的比热容是水的比热容的两倍
C.不同物质的比热容一定不同
D.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度变化较大
7.沿口古镇某酒店厨师在炸制渣渣鱼时,将2kg的菜油从20℃加热到170℃(未沸腾),油的上方出现“白气”,这是因为上方的水蒸气发生了 现象,在这个过程中菜油吸收的热量为 J[取]。
8.2025年4月16日,中国自主研制的超大直径盾构机在郑州下线,它将用于澳大利亚西部港湾项目建设。盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械,其前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘很锋利这是通过 的方式增大压强。工作过程中盾构机的前端需要用水给刀片降温,主要利用了水的 较大的特性。
9.如图是对0.5kg的碎冰块均匀加热获得的“温度与时间”关系图像,不计热损失,物质在 AB和 CD 段两种状态下的比热容较大的是 段,在B点的内能 (>/=/<)C点的内能;若CD段的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则在BC段吸热为 。
10.淬火是金属热处理工艺之一,把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃,然后放在室温为20℃的空气中自然冷却,求:[已知金属块的比热容为,水的比热容为]
(1)金属块在冷却过程中放出的热量;
(2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热,在标准大气压下水升高的温度。
11.学校开展以“给父母送上一道家常菜”为主题的劳动教育实践活动。小红在妈妈指导下走进厨房进行劳动实践。如图所示,小红用密闭的电热锅烧水炖制鲫鱼汤,已知锅内汤的质量为,汤的初温为,电热锅每分钟产生的热量,且全部被汤吸收,汤的比热容为,则10分钟后汤的温度上升到多少摄氏度?
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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