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物 理 九年级 全一册 配粤教沪科版
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第十二章 内能与热机
12.3 物质的比热容
第2课时 热量的计算
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目 录
CONTENTS
01
课程要求
02
知识点精讲
03
课堂巩固
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课程要求
能根据比热容、热值进行简单的计算。
核心素养
1. 物质观念
2. 科学思维
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知识点精讲
知识点1:有关比热容的基本计算
1. 物体吸热、放热公式:Q=________,该公式变形得到Δt=______,m=_______。Q表示________,单位:________;c表示________,单位:______________;m表示________,单位:________;Δt表示__________________,单位:________。
cmΔt
热量
J
比热容
J/(kg·℃)
质量
kg
温度变化多少
℃
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2. (1)20 ℃的水温度升高70 ℃,则Δt=________℃,末温为________℃。
(2) 20 ℃的水温度升高到70 ℃,则Δt=________℃,末温为________℃。
(3)20 ℃的水温度升高了70 ℃,则Δt=________℃,末温为________℃。
70
90
50
70
70
90
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3. 用煤气灶对5 kg的水加热,使它的温度升高80 ℃,则水吸收的热量是多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
课堂演练
解:水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×
80 ℃=1.68×106 J。
答:(略)
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4. 质量为2 kg、温度为80 ℃的水放出了8.4×104 J的热量,求水的末温。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
解:由Q放=cmΔt可得,水变化的温度Δt===10 ℃,
水的末温t末=t初-Δt=80 ℃-10 ℃=70 ℃。
答:(略)
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5. 质量为100 kg的某金属吸收4.6×104 J的热量后温度升高了1 ℃,它可能是哪种金属?[c铝=0.88×103 J/(kg·℃),c铁=0.46×103 J/(kg·℃),c铜=0.39×103 J/(kg·℃)]
解:由Q吸=cmΔt可得,
该金属的比热容c==0.46×103 J/(kg·℃)=c铁,
所以可能是铁。
答:(略)
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思路点拨:利用热量公式Q=cmΔt及其变形公式计算即可,特别注意m的单位必须用kg。
易错辨析:热量公式中的“Δt”表示温度变化量,即初、末温度之差。特别要注意“升高”“升高了”和“升高到”三种表述的区别。
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知识点2:涉及图像的计算
6. 【日常生活】小名早晨起床要喝瓶装牛奶,冬天由于天气太冷,牛奶的温度较低,他采取“热水浴”的方式把牛奶瓶放入热水中温热(如图12-3-6甲)。图12-3-6乙是小名用热水温热牛奶时牛奶和热水的温度变化图像,已知牛奶的质量为0.3 kg,热水的质量为120 g(不计牛奶瓶的质量和热量的散失)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
课堂演练
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(1)由图像可知,温度较低的牛奶要经过________min后才与热水的温度相同。
15
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(2)根据图像提供的数据信息,求牛奶的比热容。
解:由图像可知,热水降低的温度Δt=90 ℃-40 ℃=50 ℃,
牛奶升高的温度Δt′=40 ℃-10 ℃=30 ℃,
水放出的热量Q放=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×120×10-3 kg×50 ℃=25 200 J,
不计热量散失,可得牛奶吸收的热量Q吸=Q放=25 200 J,
则牛奶的比热容c===2.8×103 J/(kg·℃)。
答:(略)
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7. 甲物体的质量是4 kg,乙物体的质量是1 kg,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12-3-7所示为甲、乙两物体的温度随时间变化的图像,若甲的比热容为2.1×103 J/(kg·℃),问:
(1)经过4 min,甲吸收的热量是多少?
解:(1)经过4 min,甲升高的温度Δt甲=
60 ℃-40 ℃=20 ℃,
甲吸收的热量Q甲=c甲m甲Δt甲=
2.1×103 J/(kg·℃)×4 kg×20 ℃=1.68×105 J。
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(2)乙的比热容为多少?
(2)经过4 min,乙升高的温度Δt乙=60 ℃-20 ℃=40 ℃,
由于用两个相同的酒精灯加热,
故经过4 min,乙吸收的热量Q乙=Q甲=1.68×105 J。
乙的比热容c乙===4.2×103 J/(kg·℃)。
答:(略)
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思路点拨: 在热传递的过程中,若不计热量损失,则低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量。
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知识点3:有关比热容和热值的计算(关联整合)
8. 效率是能量转移或转化过程中有用能量占总能量的比。分析煤炉烧水的效率时,水吸收的热量(Q吸=cm水Δt)是“有用能量”,煤完全燃烧时放出的热量(Q放=mq)是“总能量”,则热效率η=×100%。
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9. 南海可燃冰试采成功是我国科学家勇攀世界科技高峰的又一标志。1 m3可燃冰分解后,可释放出约150 m3天然气,已知q天然气=3.5×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。问:
(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是多少?
课堂演练
解:(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,
放出的热量Q放=q天然气V=3.5×107 J/m3×150 m3=5.25×109 J。
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(2)若上述热量全部被水吸收,可将多少千克的水从 20 ℃加热至 70 ℃?
(2)由于1 m3可燃冰释放的天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,
故Q吸=Q放=5.25×109 J,
从20 ℃升高至70 ℃,水升高的温度Δt=70 ℃-20 ℃=50 ℃,
由Q吸=cmΔt可得,水的质量m=
==2.5×104 kg。
答:(略)
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10. 【科学思维】某物理兴趣小组的同学为估测燃气灶的热效率,用燃气灶给2 kg的水加热,同时他们绘制了如图12-3-8所示的加热过程中水温随时间变化的图像,在6 min内完全燃烧了0.042 m3的天然气。已知天然气的热值取4×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。问:
(1)0~6 min时间内,水吸收的热量是多少?
解:(1)由图可知,0~6 min时间内,
水温升高Δt=90 ℃-20 ℃=70 ℃,
水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×70 ℃=5.88×105 J。
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(2)0~6 min时间内,天然气完全燃烧放出的热量是多少?
(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.042 m3×
4×107 J/m3=1.68×106 J。
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(3)0~6 min时间内,燃气灶烧水时的热效率是多少?
(3)燃气灶烧水时的热效率η=×100%=×100%=35%。
答:(略)
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思路点拨: (1)燃料很难完全燃烧,放出的热量往往比按热值计算出的要少,而且由于能量散失,有效利用的热量又比放出的热量要少。(2)若燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收(即不考虑热损失),则有Q放=Q吸。
易错辨析:热量的两个计算公式要区分开,涉及有温度变化的用Q=cmΔt,涉及燃烧的用Q放=mq(或Vq),切不可混淆。
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1. 某太阳能热水器中装有40 kg的水,阳光照射一段时间后,水温从10 ℃升高到60 ℃,已知水的比热容为=4.2×103 J/(kg·℃)。问:
(1)太阳能热水器中的水所吸收的热量是多少?
课堂巩固
解:(1)水的温度变化Δt=60 ℃-10 ℃=50 ℃,
太阳能热水器中的水所吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×
103 J/(kg·℃)×40 kg×50 ℃=8.4×106 J。
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(2)如果水吸收的热量由天然气来提供,需要完全燃烧多少立方米的天然气?(天然气的热值为4.2×107 J/m3,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)
(2)由于天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,故Q放=Q吸=8.4×106 J,
需要完全燃烧天然气的体积V===0.2 m3。
答:(略)
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2. 【科学思维】物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200 g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图12-3-9所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),问:
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(1)图甲和图乙哪个是沙子吸热升温的图像?(请简要说明)
解:(1)由图像可知,在加热过程中图甲物质的温度一直升高(会超过250 ℃),而图乙物质的温度升高到某一温度时就不再升高(远低于250 ℃),因水的沸点约为100 ℃,且水沸腾时温度不再升高,所以图乙是水吸热升温的图像,则图甲是沙子吸热升温的图像。
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(2)加热满2 min时,水吸收了多少热量?
(2)由图乙可知,加热满2 min时,水的温度从20 ℃上升到70 ℃,水吸收的热量Q水吸=c水m水Δt水=4.2×
103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×(70 ℃-20 ℃)=
4.2×104 J。
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(3)沙子的比热容大约是多大?
(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,在2 min的时间内Q沙吸=Q水吸=4.2×104 J,
又因为加热满2 min,沙子的温度从20 ℃上升到250 ℃,
Δt沙=250 ℃-20 ℃=230 ℃,m沙=200 g=0.2 kg,
沙子的比热容c沙==≈0.9×103 J/(kg·℃)。
答:(略)
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谢 谢 !
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