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比熱容【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解比熱容的概念,知道比熱容是物體的一種性質(zhì);2.通過(guò)比較不同物質(zhì)吸熱能力實(shí)驗(yàn),體會(huì)控制變量法的應(yīng)用,了解轉(zhuǎn)換法思想的應(yīng)用;3.會(huì)用比熱容的概念解釋生活中與比熱容有關(guān)的一些現(xiàn)象,感受物理知識(shí)與生活的密切聯(lián)系;4.會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的吸熱、放熱的計(jì)算。【知識(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、比較不同物質(zhì)吸熱能力1.探究不同物質(zhì)吸熱能力【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坎煌矬w的吸熱能力?!緦?shí)驗(yàn)器材】相同的鐵臺(tái)架、酒精燈、石棉網(wǎng)、燒杯、溫度計(jì)、攪拌器兩套,火柴、秒表、水和另一種液體(如煤油)?!緦?shí)驗(yàn)步驟】一、按圖組裝器材。二、取質(zhì)量相同的水和煤油(60g),常溫下待溫度穩(wěn)定后(控制兩種液體初溫相同),測(cè)出兩種液體的溫度,并計(jì)入表格。三、點(diǎn)燃酒精燈,同時(shí)給水和煤油加熱,加熱時(shí)間為5分鐘,測(cè)量此時(shí)兩種液體溫度并計(jì)入表格。四、實(shí)驗(yàn)表格(參考數(shù)據(jù))物質(zhì)種類質(zhì)量/g初溫/°C末溫/°C溫升/°C加熱時(shí)間(min)水602040205煤油602056365…五、整理器材?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相同的水和另一種液體(如煤油),吸收相同的熱量,煤油的溫度升高較大。2.考查內(nèi)容考查方向解答思路兩套裝置相同目的在相同時(shí)間內(nèi),液體吸收熱量相同控制兩種裝置相同的量保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論可靠性,酒精燈火焰大小、液體質(zhì)量和初溫實(shí)驗(yàn)方法控制變量法兩種液體吸收熱量能力是通過(guò)什么反映的溫度升高值實(shí)驗(yàn)中不停攪拌液體的目的液體上下溫度均勻如果要使水和煤油的最后溫度相同如何操作給水繼續(xù)加熱溫升相同那種液體吸收熱量多水哪種液體的吸熱能力強(qiáng)水表示不同物質(zhì)吸熱能力的物理量比熱容吸收熱量計(jì)算利用比熱容公式進(jìn)行計(jì)算安裝順序自下而上在探究“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。加熱時(shí)間/min01234甲的溫度/℃3034384246乙的溫度/℃1018263442(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)量取______相等的甲、乙兩種液體,分別倒入相同的燒杯中;用相同的電加熱器加熱,吸熱多少可以通過(guò)______來(lái)反映(選填“溫度計(jì)示數(shù)”或“加熱時(shí)間”),當(dāng)它們吸收相同熱量時(shí),通過(guò)比較______來(lái)判斷吸熱能力的強(qiáng)弱;(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)如表格所示。從開始加熱到42℃,甲、乙兩種液體吸收熱量的關(guān)系為Q甲______Q乙(選填“大于”或“小于”或“等于”);(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知______物質(zhì)的吸熱能力強(qiáng)?!敬鸢浮抠|(zhì)量;加熱時(shí)間;升高的溫度;<;甲?!窘馕觥?1)[1]實(shí)驗(yàn)采用控制變量法,需要控制兩種液體質(zhì)量一樣。[2]因?yàn)槭褂孟嗤姛崞?,所以加熱時(shí)間越長(zhǎng),液體吸收熱量越多。[3]兩物質(zhì)比熱容不同,吸收相同熱量后,溫度不同。(2)[4]加熱到42℃,甲用的時(shí)間較短,吸熱較少。(3)[5]同樣時(shí)間內(nèi),甲的溫度變化小于乙,所以甲的比熱容較大。知識(shí)點(diǎn)二、比熱容1.定義一定質(zhì)量的某種物質(zhì)在溫度升高時(shí),吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比叫做這種物質(zhì)的比熱容,用符號(hào)c表示。2.定義式:。3.單位:焦耳每千克攝氏度,符號(hào)是:J/(kg·℃),比熱容單位是由質(zhì)量、溫度和熱量組成的組合單位。4.物理意義:水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意義是:1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。5.一些常見物質(zhì)的比熱容6.對(duì)比熱容的理解(1)一定質(zhì)量的某種物質(zhì)在溫度升高時(shí),吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比叫做這種物質(zhì)的比熱容,用符號(hào)c表示。比熱容是物質(zhì)的特性之一,所以某種物質(zhì)的比熱容不會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)吸收或放出熱量的多少而改變,也不會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量的多少或溫度變化的多少而改變。也就是說(shuō),比熱容的大小只與物質(zhì)的種類及其狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))有關(guān),與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度的變化無(wú)關(guān)。在國(guó)際單位制中,比熱容的單位是:焦每千克攝氏度,符號(hào)是J/(kg·℃)。(2)比熱容的大小與物質(zhì)的種類和物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)。不同物質(zhì)的比熱容一般不同。同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下,比熱是一個(gè)不變的定值。如果物質(zhì)的狀態(tài)改變了,比熱容的大小隨之改變,如水變成冰。(3)水的比熱容較大。這就意味著,在同樣受熱或冷卻的情況下,水的溫度變化要小些。水的這個(gè)特征對(duì)氣候的影響很大。在受太陽(yáng)照射條件相同時(shí),白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫度升高的慢,夜晚沿海地區(qū)溫度降低也少。所以一天之中,沿海地區(qū)溫度變化小,內(nèi)陸地區(qū)溫度變化大。在一年之中,夏季內(nèi)陸比沿海炎熱,冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。7.比熱容的應(yīng)用(1)與質(zhì)量相同的其他物質(zhì)相比,水的比熱容在常見的物質(zhì)中是比較大的。動(dòng)物體中70%左右是水,例如黃牛。與質(zhì)量相同的其他物質(zhì)相比,水吸收(或放出)相同的熱量,升高(或降低)的溫度相對(duì)較小。體型較大的溫血?jiǎng)游矬w內(nèi)水分多,對(duì)維持自身的體溫有優(yōu)勢(shì)。(2)水是生命之源,人的生活離不開水,冬天人們用熱水流過(guò)散熱器來(lái)取暖,用熱水的好處是由于相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)相比,降低相同的溫度,由于水的比熱容大,水放出的熱量多,所以用熱水流過(guò)散熱器來(lái)取暖。(3)炒栗子時(shí)里面加沙子有何作用?炒栗子時(shí),栗子表面與熱鍋的接觸面積很小,不利于傳熱。沙子的顆粒小可以填塞栗子間的空隙,這些被炒熱的沙子大大增加了對(duì)栗子傳熱的面積,使栗子能均勻受熱。另外,沙子的比熱容較小,吸熱時(shí)升溫較快,可縮短炒熟的時(shí)間。也可以節(jié)能。(4)城市種植花草樹木,提高綠地覆蓋率,修建人工湖,擴(kuò)大水域面積,大大改善了市民的居住環(huán)境,讓全市民享受到了“綠城”帶來(lái)的實(shí)惠。從物理角度講,花草樹木對(duì)聲音有一定的吸收作用,起到減弱噪音的作用:人工湖的建成,由于水的比熱容較大,吸收或放出熱量時(shí),水的溫度變化較小,即溫差小,有恒溫作用。(5)夏日,在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱,這是因?yàn)橘|(zhì)量相等的水和混凝土,照射同樣的時(shí)間,吸收相同熱量,由于水的比熱容較大,水的溫度升高較小。因此,池水的溫度比混凝土低,所以在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱。特別提醒不要誤認(rèn)為所有跟誰(shuí)有關(guān)的應(yīng)用都是利用水的比熱容大的特點(diǎn),如往教室灑水感到?jīng)隹焓抢盟舭l(fā)吸熱的原理。小金根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出了四個(gè)結(jié)論,其中正確的是()。幾種物質(zhì)的比熱容/J(kg?℃)﹣1水4.2×103冰0.14×103酒精2.4×103沙石0.92×103煤油2.1×103鋁0.88×103A.同一物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后,物質(zhì)的比熱容不變;B.煤油和冰的比熱容相同,所以比熱容不是物質(zhì)的特性;C.100g
的鋁和酒精吸收相同的熱量,鋁溫度變化較大;D.同溫度的100g水和200g煤油升高到同一溫度,所需吸收的熱量不同【答案】C?!窘馕觥緼.比熱容是物質(zhì)的一種性質(zhì),與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),因此同一物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后,其比熱容會(huì)改變,故A錯(cuò)誤;B.比熱容是物質(zhì)的一種特性,一般情況下不同物質(zhì)的比熱容不同,但個(gè)別物質(zhì)之間的比熱容可能會(huì)相同,故B錯(cuò)誤;C.由可知,質(zhì)量相同的不同物質(zhì),吸收相同的熱量,比熱容小的物質(zhì),溫度變化較大;由表格數(shù)據(jù)可知,鋁的比熱容小于酒精的比熱容,因此100g的鋁和酒精吸收相同的熱量,鋁溫度變化較大,故C正確;D.已知水的質(zhì)量是煤油質(zhì)量的一半,而煤油的比熱容是水的比熱容的一半,初溫和末溫相同,由得,同溫度的100g水和200g煤油升高到同一溫度,所需吸收的熱量相同,故D錯(cuò)誤。故選C。知識(shí)點(diǎn)三、熱量的計(jì)算(1)物質(zhì)吸熱時(shí)熱量的簡(jiǎn)單計(jì)算吸熱:Q吸=cm△t=cm(t-t0);(2)物質(zhì)放熱時(shí)熱量的計(jì)算放熱:Q放=cm△t=cm(t0-t)。(3)其中:Q吸—吸收的熱量,單位:焦(J),Q放—放出的熱量。c—比熱容,單位:焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))m—質(zhì)量,單位:千克(kg)△t—變化的溫度(升高或降低的溫度),單位:攝氏度(℃);t0—初始溫度、t—末溫。質(zhì)量為1㎏的鐵鍋中放有2㎏的水,要把它們從20℃加熱到80℃。已知鐵的比熱容是0.46×103J/(㎏·℃),水的比熱容是4.2×103J/(㎏·℃)。求:(1)水吸收的熱量是多少?(2)鐵鍋和水一共要吸收多少熱量?【答案】(1)5.04×105
J;(2)5.316×105
J?!窘馕觥?1)根據(jù)得,水吸收的熱量(2)根據(jù)得,鐵鍋吸收的熱量鐵鍋和水吸收的總熱量?!军c(diǎn)睛】重點(diǎn)是吸熱公式的應(yīng)用,注意公式應(yīng)用時(shí)單位要統(tǒng)一,都要使用主單位進(jìn)行計(jì)算,有時(shí)題中給的條件是體積,要利用密度公式換算為質(zhì)量才可代入公式計(jì)算?!痉椒◣汀款}型一:比熱容【角度1】對(duì)比熱容的理解★易錯(cuò)警示屬性物質(zhì)在任何條件下都具有的、不變的性質(zhì),如質(zhì)量,不隨外界的條件的變化而變化。特性一種物質(zhì)區(qū)別于其他物質(zhì)的性質(zhì),在外界條件變化時(shí)會(huì)發(fā)生變化,比如比熱容是物質(zhì)的已知特性,會(huì)隨物質(zhì)狀態(tài)的變化而變化?!镜淅啃〗鸶鶕?jù)表中數(shù)據(jù)得出了四個(gè)結(jié)論,其中正確的是()。幾種物質(zhì)的比熱容/J(kg?oC)﹣1水4.2×103冰0.14×103酒精2.4×103沙石0.92×103煤油2.1×103鋁0.88×103A.同一物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后,物質(zhì)的比熱容不變;B.煤油和冰的比熱容相同,所以比熱容不是物質(zhì)的特性;C.100g的鋁和酒精吸收相同的熱量,鋁溫度變化較大;D.同溫度的100g水和200g煤油升高到同一溫度,所需吸收的熱量不同【答案】C?!窘馕觥緼.比熱容是物質(zhì)的一種性質(zhì),與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),因此同一物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后,其比熱容會(huì)改變,故A錯(cuò)誤;B.比熱容是物質(zhì)的一種特性,一般情況下不同物質(zhì)的比熱容不同,但個(gè)別物質(zhì)之間的比熱容可能會(huì)相同,故B錯(cuò)誤;C.由可知,質(zhì)量相同的不同物質(zhì),吸收相同的熱量,比熱容小的物質(zhì),溫度變化較大;由表格數(shù)據(jù)可知,鋁的比熱容小于酒精的比熱容,因此100g的鋁和酒精吸收相同的熱量,鋁溫度變化較大,故C正確;D.已知水的質(zhì)量是煤油質(zhì)量的一半,而煤油的比熱容是水的比熱容的一半,初溫和末溫相同,由得,同溫度的100g水和200g煤油升高到同一溫度,所需吸收的熱量相同,故D錯(cuò)誤。故選C?!窘嵌?】比熱容圖像比熱容圖像的分析技巧(1)等時(shí)分析法:作一條垂直于溫度軸的直線,可以看出升高相同的溫度時(shí),加熱時(shí)間的長(zhǎng)短;(2)等溫分析法:作一條垂直于時(shí)間的直線,可以比較加熱時(shí)間相同時(shí),溫度升高的多少?!镜淅坑孟嗤碾娂訜崞鞣謩e對(duì)質(zhì)量相等的A和B兩種液體加熱(不計(jì)熱損失),如圖是A和B的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像,下列說(shuō)法正確的是()。A.A的比熱容與B的比熱容之比為2:1;B.A的比熱容與B的比熱容之比為2:3;C.都加熱t(yī)時(shí)間,A和B吸收熱量之比為1:2;D.A和B升高相同的溫度,吸收熱量之比為3:2【答案】A?!窘馕觥緼BC.用相同的電加熱器給質(zhì)量相等的A、B液體加熱,在相同時(shí)間內(nèi),兩加熱器放出的熱量相同,那么兩液體吸收的熱量相同。由圖示知,在相同時(shí)間內(nèi),A的溫度升高了20攝氏度,B的溫度升高了40攝氏度,據(jù)Q吸=cm?t知cAm×20℃=cBm×40℃所以cA:cB=2:1,故A正確,BC錯(cuò)誤;D.A、B的溫度都升高20攝氏度時(shí),據(jù)Q吸=cm?t知,Q吸A:Q吸B=cAm×20℃:cBm×20℃=cA:cB=2:1,故D錯(cuò)誤。故選A。【角度3】比熱容圖像水的比熱容大的應(yīng)用水的比熱容大的應(yīng)用,主要有兩個(gè)方面:(1)一定質(zhì)量的水吸收(或放出)很多的熱量而自身的溫度卻變化不多,有利于調(diào)節(jié)溫度;(2)一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定溫度,吸熱(或放熱)很多,常用作冷卻劑或供熱介質(zhì)?!镜淅肯娜涨缋实陌滋欤谔?yáng)光照射下,某海邊城市陸地與海面之間空氣流動(dòng)示意圖(圖中箭頭表示空氣流動(dòng)方向)合理的是()。A.B.C.D.【答案】A?!窘馕觥恳?yàn)樗谋葻崛荼饶嗤?、沙石的比熱容大,白天,太?yáng)照射下陸地和海水吸收相同的熱量,海水溫度上升慢;陸地吸熱后,溫度上升快,熱空氣上升,空氣從海洋吹向陸地,形成海風(fēng),高空的空氣從陸地吹向海洋,故A圖正確。題型二:探究物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)(1)控制變量法:該實(shí)驗(yàn)中藥注意三個(gè)變量:質(zhì)量、溫度、加熱時(shí)間。分析時(shí)主要哪個(gè)量是變化的,哪些量是相同的;(2)轉(zhuǎn)換法:物質(zhì)吸收熱量的多少難以直接測(cè)量,所以該實(shí)驗(yàn)中使用加熱時(shí)間長(zhǎng)短反映吸收熱量的多少?!镜淅咳鐖D所示,某同學(xué)用同一個(gè)加熱裝置分別給質(zhì)量和初溫都相同的水和煤油加熱,分別記錄加熱時(shí)間和升高的溫度,根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度(T)隨時(shí)間(t)變化的圖像:
(1)實(shí)驗(yàn)中兩種液體吸收熱量的多少可通過(guò)______(選填“液體升高的溫度”或“加熱時(shí)間”)比較;(2)根據(jù)圖像,要使水和煤油升高相同的溫度,應(yīng)給水加熱更長(zhǎng)的時(shí)間,這說(shuō)明_______的吸熱能力強(qiáng)些;(3)已知水的比熱容是,則煤油的比熱容是____________?!敬鸢浮考訜釙r(shí)間;水;?!窘馕觥?1)同一個(gè)加熱裝置分別給質(zhì)量和初溫都相同的水和煤油加熱,那么在相同時(shí)間內(nèi),兩種液體吸收的熱量是相同的,實(shí)驗(yàn)中兩種液體吸收熱量的多少可通過(guò)加熱時(shí)間來(lái)比較,加熱時(shí)間越長(zhǎng),吸收熱量越多。(2)水和煤油的質(zhì)量相同,升高相同的溫度,水加熱需要更長(zhǎng)的時(shí)間,即水吸收的熱量更多,根據(jù)可知,水的比熱容更大,水的吸熱能力強(qiáng)些。(3)從圖中可以看到,加熱相同的時(shí)間4s,水溫度的變化量是2℃,煤油溫度的變化量是4℃,兩種液體吸收的熱量相同,根據(jù)可知解得煤油的比熱容是。題型三:熱量的計(jì)算【角度1】用公式進(jìn)行計(jì)算★易錯(cuò)警示注意區(qū)分溫度和溫度差計(jì)算物質(zhì)吸收或放出熱量時(shí),要注意公式中的△t是溫度差而不是某一溫度?!镜淅课锢砼d趣小組的同學(xué)在研究“沙子和水誰(shuí)的吸熱本領(lǐng)大”時(shí),選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質(zhì)量都是200g的沙子和水加熱。他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像如圖所示。已知水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),問(wèn):(1)圖a、b中,哪個(gè)是沙子吸熱升溫的圖像?(2)加熱2min,水吸收了多少熱量?(3)試求出沙子的比熱容?!敬鸢浮?1)圖a;(1)4.2×104J;(1)0.9×103J/(kg·℃)?!窘馕觥?1)由題知,沙子和水的質(zhì)量相等,且沙子的比熱容比水小,吸收相同熱量時(shí)(加熱相同時(shí)間),由公式可知,沙子升高的溫度多,所以圖a表示的是沙子吸熱升溫的過(guò)程;(2)由b圖像可知,加熱滿2min時(shí),水的溫度從20℃上升到70℃,則加熱滿2min時(shí)水吸收的熱量:;(3)相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量,在2分鐘的時(shí)間內(nèi),沙子吸收的熱量:,因加熱2min,沙子的溫度從20℃上升到250℃,由可得,沙子的比熱容:。答:(1)圖a是沙子吸熱升溫的圖像;(2)加熱2min時(shí),水吸收了4.2×104J熱量;(3)沙子的比熱容為0.9×103J/(kg·℃)?!军c(diǎn)睛】(1)用兩只完全相同的酒精燈,分別給水和沙子加熱,這樣做的目的是使水和沙子在相同時(shí)間吸收相同的熱量,再利用公式進(jìn)行分析;(2)從圖像可知,加熱滿2min,水的溫度從20℃上升到70℃,從而可知和水的溫度變化,已知水的質(zhì)量和比熱容,可利用公式計(jì)算水吸收的熱量;(3)相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量,所以2min水和沙子吸收的熱量也相同,由圖a得出沙子溫度的變化量,再根據(jù)計(jì)算沙子的比熱容?!窘嵌?】比例法比例法快速解題第一步,以比值的形式寫出要求的比值;第二步,用公式展開要求的比值;第三步,代入各物理量的數(shù)值;第四步,計(jì)算求解?!镜淅考阻F塊質(zhì)量是乙鐵塊的3倍,吸收相同的熱量,則甲、乙兩鐵塊的比熱容之比和升高的溫度之比分別為()。A.1:1,1:3
B.1:3,1:3
C.1:1,3:1
D.3:1,3:1【答案】A?!窘馕觥勘葻崛菔俏镔|(zhì)的特性,與物質(zhì)的種類有關(guān),與其它物理量沒有任何關(guān)系,故甲乙兩鐵塊的比熱容相等,即比熱容之比為1:1;根據(jù);可得同種物質(zhì)吸收熱量相同時(shí),溫度的變化量與質(zhì)量成反比,由甲鐵塊質(zhì)量是乙鐵塊的3倍,可得乙鐵塊升高的溫度是甲鐵塊的3倍,答案選A?!军c(diǎn)睛】根據(jù)熱量公式Q=cm△t來(lái)分析,都是鐵塊比熱容相同,吸收了相等的熱量,甲鐵塊的質(zhì)量是乙鐵塊質(zhì)量的3倍,則甲、乙兩鐵塊升高的溫度之比是1:2?!局锌紟汀靠键c(diǎn)一:比熱容的概念【典例】(2022·四川成都B)小葉看見面點(diǎn)師傅將面拉成長(zhǎng)條,放入滾燙的油中就炸出了香脆可口的油條,于是很想了解油的吸熱能力。在老師指導(dǎo)下,他用酒精燈分別加熱質(zhì)量為50g、初溫為20℃的油和水,記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。若單位時(shí)間內(nèi)油吸收的熱量與水吸收的熱量相等,酒精的熱值為3×107J/kg,水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。下列說(shuō)法正確的是()。物質(zhì)種類加熱時(shí)間(min)消耗酒精(g)末溫(℃)油2188水2150A.2min內(nèi)油吸收的熱量為3×104J;B.他使用的酒精燈的加熱效率為21%;C.油的末溫比水的高,所以吸熱能力更強(qiáng);D.油的吸熱能力與其吸收的熱量多少有關(guān)【答案】B?!窘馕觥緼.由題意可知,油和水的質(zhì)量相等,都為,水的比熱容為c水=4.2×103J/(kg·℃),2min內(nèi)水的溫度由t0=20℃上升到t=50℃,則水吸收的熱量為2min內(nèi)油吸收的熱量與水吸收的熱量相等,則油吸收的熱量為所以2min內(nèi)油吸收的熱量為6.3×103J,故A錯(cuò)誤;B.由題意可知,酒精的熱值為q=3×107J/g,加熱2min消耗了m酒精=1g=1×10-3kg的酒精,則完全燃燒1g酒精放出的熱量為則酒精燈的加熱效率為,故B正確;C.相同質(zhì)量和相同初溫的油和水吸收相同的熱量,末溫度越低表示物質(zhì)吸熱能力越強(qiáng),所以油的末溫比水的高,說(shuō)明油吸熱能力更弱,故C錯(cuò)誤;D.物質(zhì)的吸熱能力即比熱容是物質(zhì)的一種特性,與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),與其吸收的熱量多少無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。故選B。該考點(diǎn)要求理解比熱容是物質(zhì)的一種特性,只與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),不隨質(zhì)量、溫度、體積等條件的變化而變化;并能運(yùn)用比熱容的定義式對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和推理,得出正確的結(jié)論,這是物理核心素養(yǎng)物理觀念的體現(xiàn)??键c(diǎn)二:水的比熱容大的應(yīng)用【典例】(2022·江蘇連云港)人們常用熱水袋取暖,這是用___________的方式改變物體的內(nèi)能;熱水袋里裝水是因?yàn)樗哂休^大的___________;用水取暖的過(guò)程中,水的內(nèi)能不斷___________(選填“增大”“減小”或“不變”)?!敬鸢浮竣贌醾鬟f;②比熱容;③減小?!窘馕觥縖1]人們用熱水袋取暖時(shí),人體從熱水袋吸收熱量,使得人體內(nèi)能增大,溫度升高,這是通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)改變物體的內(nèi)能。[2]因?yàn)樗鄬?duì)于其他物質(zhì)來(lái)說(shuō),比熱容較大,在質(zhì)量相同、降低溫度相同時(shí),水比其他物質(zhì)放出的熱量更多,所以熱水袋里要裝水。[3]用水取暖的過(guò)程中,人體從熱水袋吸收熱量,使得人體內(nèi)能增大,水的內(nèi)能不斷減小,熱量從熱水袋傳遞給人體。把比熱容的概念與生活實(shí)際相結(jié)合,并能從比熱容的角度正確描述和解釋自然現(xiàn)象,這是物理核心素養(yǎng)的物理觀念的體現(xiàn)。??键c(diǎn)三:熱量的相關(guān)計(jì)算【典例】16.(2022·湖北宜昌)小麗用相同的電加熱器分別對(duì)質(zhì)量為0.2kg的水和0.3kg的另一種液體進(jìn)行加熱,得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示,則水在16min內(nèi)吸收的熱量為______J,另一種液體的比熱容為______J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]【答案】①2.52×104;②1.4×103?!窘馕觥縖1]由圖像可知,水的初溫是10℃,16min時(shí)的末溫是40℃,則水在16min內(nèi)吸收的熱量為Q水吸=c水m水(t水-t0水)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(40℃-10℃)=2.52×104J[2]水16min吸收的熱量是2.52×104J,所以水8min吸收的熱量為由于是用相同的電加熱器加熱,所以水和另一種液體在相同的時(shí)間內(nèi)吸收的熱量是相同的,即另一種液體8min吸收的熱量也為1.26×104J。由圖像可知,另一種液體從開始加熱到第8min溫度從20℃升高到50℃,根據(jù)公式Q水吸=c水m水(t水-t0水)可知,另一種液體的比熱容為。從能量轉(zhuǎn)換角度,重新認(rèn)識(shí)生活中的現(xiàn)象,并考查學(xué)生利用比熱容的概念進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的能力,這是物理核心素養(yǎng)的物理觀念(物質(zhì)觀、能量觀)的體現(xiàn)?!咀鳂I(yè)幫】一、基礎(chǔ)練(知識(shí)鞏固)1.沿海地區(qū)晝夜溫差比同緯度內(nèi)陸地區(qū)小,主要是因?yàn)樗模ǎ?。A.比熱容較大B.比熱容較小C.密度較大D.密度較小【答案】A?!具M(jìn)行】因?yàn)樗谋葻崛葺^大,相同質(zhì)量的水和沙石比較,白天吸收相同的熱量時(shí),水的溫度升高得少;夜晚放出相同的熱量時(shí),水的溫度降低得少,使得沿海地區(qū)晝夜溫差小,故A符合題意,BCD不符合題意?!军c(diǎn)睛】本題考查了水的比熱容大的應(yīng)用,相對(duì)比較簡(jiǎn)單,屬于基礎(chǔ)題。與其他物質(zhì)相比,水的比熱容較大,在質(zhì)量相同,吸收或放出相同熱量時(shí),水的溫變化小。2.用兩個(gè)完全相同的電加熱器分別給質(zhì)量相同的A、B兩種液體加熱,加熱過(guò)程中,溫度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,從圖中看出()。A.液體A的比熱容大B.兩種液體的比熱容相等C.液體B的比熱容大D.無(wú)法比較【答案】C?!窘馕觥扛鶕?jù)可知,質(zhì)量相同時(shí),吸收相同的熱量,比熱容大的,溫度升高的較少,比熱容小的,溫度升高的多。根據(jù)題意,兩種液體質(zhì)量相等,使用完全相同的電加熱器加熱兩分鐘,兩種液體吸收的熱量相等,從圖像中可以看出,A液體溫度升高的較多,液體B的較少,所以液體A的比熱容較小,B的比熱容較大。故選C。3.細(xì)心的小王在坐車下坡時(shí),發(fā)現(xiàn)大型載重汽車經(jīng)過(guò)的路面總有水印,于是他查閱相關(guān)資料得知,為了防止剎車片過(guò)熱造成剎車失靈,要向剎車片和輪胎噴水來(lái)達(dá)到降溫的目的。剎車片過(guò)熱是通過(guò)______方式增加內(nèi)能的。用水降溫利用到了水的___________較大的特點(diǎn)?!敬鸢浮孔龉?;比熱容?!窘馕觥縖1]大型車剎車過(guò)程中,克服摩擦力做功,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,使剎車片和輪胎溫度升高。[2]等質(zhì)量的水與其它液體相比,在升高相同溫度時(shí)吸收的熱量更多,達(dá)到更好的降溫效果,是因?yàn)樗谋葻崛葺^大。4.甲、乙兩個(gè)同種材料組成的不同質(zhì)量的物體,若使他們升高相同的溫度,吸收的熱量之比為4∶3,則甲、乙兩個(gè)物體的比熱容之比為______,質(zhì)量之比為______?!敬鸢浮?∶1;4∶3?!窘馕觥縖1][2]由于甲、乙是同種材料制成的,故比熱容之比為c甲:c乙=1∶1,升高相同的溫度,則Δt甲∶Δt乙=1∶1,又Q甲:Q乙=4∶3,由公式Q=cmΔt可得。5.100g熱水和50g冷水混合后(不考慮熱量損失),則熱水降低的溫度_______冷水升高的溫度(填“大于”、“等于”或“小于”),熱水放出的熱量_______冷水吸收的熱量.(填“大于”、“等于”或“小于”)【答案】小于;等于?!窘馕觥慨?dāng)將熱水和冷水混合時(shí),若不計(jì)熱量損失,熱水吸收的熱量等于冷水放出的熱量;
設(shè)冷水溫度從t01升高到t,吸收的熱量為Q1;熱水溫度從t02降低到t,放出的熱量為Q2;不計(jì)熱損失,即:在上式中,C和t是相同的,由于冷水質(zhì)量m1小于熱水質(zhì)量m2,故冷水所升高的溫度大于熱水所降低的溫度。故答案為:小于;等于。【點(diǎn)睛】本題主要考查學(xué)生對(duì)吸熱公式和放熱公式的掌握和運(yùn)用,能據(jù)題目中各數(shù)據(jù)變化情況分析判斷即可解決。在不考慮熱量損失的情況下,低溫物體吸收的熱量等于高溫物體放出的熱量這是分析問(wèn)題的基礎(chǔ)。(1)這是一個(gè)熱量的題目;解題的關(guān)鍵是要能夠利用熱量公式分析解決問(wèn)題;(2)熱傳遞過(guò)程中高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,直到最后溫度相同;(3)知道熱水的質(zhì)量和初溫、冷水的質(zhì)量和初溫,又知道水的比熱容,利用熱平衡方程,進(jìn)而可比較出其各自升高個(gè)溫度。6.甲、乙兩種金屬的比熱容之比是3∶1,質(zhì)量之比是2∶1,當(dāng)它們吸收相同的熱量,甲物體的溫度升高了10℃,則乙物體的溫度升高了________℃。使1.5kg溫度為10℃水吸收了熱量6.3×105J,水溫將升高_(dá)_______℃。(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)【答案】60;90?!窘馕觥浚?)由題知,m甲:m乙=2:1,c甲:c乙=3:1,甲、乙兩金屬吸收的熱量:Q甲:Q乙=1:1,由得,兩種金屬升高溫度之比:,由題知,△t甲=10℃,所以△t乙=60℃;(2)根據(jù)得,水升高的溫度:由于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃,所以水只能升高?!军c(diǎn)睛】(1)知道甲乙兩金屬質(zhì)量、比熱容、吸收熱量的關(guān)系,利用吸熱公式求兩物體升高溫度的比值;知道甲金屬的溫度升高值,可求乙金屬的溫度升高值;(2)利用公式:計(jì)算水升高的溫度。7.北方樓房中的“暖氣”用水作為介質(zhì),是因?yàn)樗腳_______。質(zhì)量為1t的熱水放出2.1×108J熱量后溫度降低________℃.暖氣能使室內(nèi)溫度升高內(nèi)能增加,這是通過(guò)________的方式實(shí)現(xiàn)的?!?.2×103J/(kg?℃)】【答案】比熱容大;50;熱傳遞?!窘馕觥浚?)因?yàn)樗谋葻崛荽?,相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較,降低相同的溫度,水放出的熱量多,取暖效果好,所以暖氣裝置中用水來(lái)供熱;(2)由Q放=cm△t得,水降低的溫度為:△t===50℃;(3)供熱時(shí),在暖氣片和空氣之間發(fā)生了熱傳遞,使室內(nèi)的內(nèi)能增加、溫度升高,是通過(guò)熱傳遞的方式改變的。二、綜合練(能力提升)8.(2022·重慶A)《三國(guó)演義》有“青梅煮酒”的典故,芒種節(jié)氣正是青梅煮酒季,煮酒可利用水浴法對(duì)酒加熱。質(zhì)量為0.5kg的酒從20℃升高到40℃吸收的熱量是___________J[c酒=3.4×103J/(kg?℃)],若煮酒位置海拔越高,水面上方的氣壓越低,水的沸點(diǎn)會(huì)越___________?!敬鸢浮竣?.4×104;②低?!窘馕觥縖1]由Q=cmΔt可得,質(zhì)量為0.5kg的酒從20℃升高到40℃吸收的熱量為Q=cmΔt=3.4×103J/(kg?℃)×0.5kg×(40℃-20℃)=3.4×104J[2]水的沸點(diǎn)與氣壓有關(guān),若煮酒位置海拔越高,則水面上方的氣壓越低,故水的沸點(diǎn)會(huì)越低。9.(2022·湖南岳陽(yáng))圖甲是“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)兩支試管里水和煤油的質(zhì)量_______(選填“相同”或“不同”);(2)相同時(shí)間內(nèi),水吸收的熱量_______(選填“大于”、“等于”或“小于”)煤油吸收的熱量;(3)由圖乙可知,________的吸熱能力更強(qiáng)?!敬鸢浮竣傧嗤虎诘扔?;③水?!窘馕觥浚?)[1]根據(jù)控制變量法,比較不同物質(zhì)的吸熱能力試驗(yàn)中,用相同的加熱裝置,對(duì)質(zhì)量相同、初溫相同的水和煤油進(jìn)行加熱。(2)[2]比較不同物質(zhì)的吸熱能力實(shí)驗(yàn)中,用加熱時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較物質(zhì)吸收熱量的多少,所以同時(shí)間內(nèi),水吸收的熱量等于煤油吸收的熱量。(3)[3]由乙圖可知,質(zhì)量相同的水和煤油,吸收相同的熱量,煤油的溫度變化大,根據(jù)可知,水的比熱容大,即水的吸熱能力更強(qiáng)。10.如圖所示,甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質(zhì)量都是10g,燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量和初溫也相同。(1)比較不同燃料的熱值,應(yīng)選擇________兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)要觀察___________(選填“加熱的時(shí)間”或“升高的溫度”)比較兩種燃料的熱值大小;比較不同物質(zhì)的比熱容,應(yīng)選擇___________兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)觀察_______(選填“加熱的時(shí)間”或“升高的溫度")反映物體吸熱的多少。(2)比較不同物質(zhì)的比熱容,選用上圖合適裝置加熱相同一段時(shí)間后,繪制出溫度-時(shí)間圖像(如上圖?。?,由圖像可看出液體a的比熱容______(選填“大于”、“小于”或“等于”)液體b的比熱容。(3)若圖甲燒杯中為50mL的水,若10g酒精完全燃燒放出的熱量全部被水吸收時(shí),溫度計(jì)示數(shù)升高了20℃,則根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以算出酒精的熱值,這種方法測(cè)出的熱值比“標(biāo)準(zhǔn)值”______(選填“偏大”“偏小”或“一
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