12.3物質(zhì)的比熱容2

蘇科版九年級(jí)上冊(cè)第十二章《機(jī)械能和內(nèi)能》12.3物質(zhì)的比熱容【知識(shí)梳理】一、探究不同物質(zhì)的吸熱能力【實(shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)、燒杯、玻璃棒、溫度計(jì)、酒精燈、石棉網(wǎng)、秒表【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】（1）將質(zhì)量相等的沙子和水分別裝入規(guī)格相同的燒杯中;

（2）分別把裝有沙子和水的燒杯放在石棉網(wǎng)上,用酒精燈加熱并不斷攪拌,使沙子和水受熱均勻,每隔1min測(cè)量一次沙子和水的溫度,一段時(shí)間后,撤去酒精燈,將數(shù)據(jù)記入下表;加熱時(shí)間/min01234溫度/℃沙子水【實(shí)驗(yàn)方法】①轉(zhuǎn)換法將吸收熱量的多少轉(zhuǎn)化為加熱時(shí)間的長(zhǎng)短②控制變量法、a.控制相同的加熱條件、沙子和水的質(zhì)量相等b.控制升高相同的溫度，比較加熱的時(shí)間或控制加熱時(shí)間相同，比較升高的溫度【實(shí)驗(yàn)分析】質(zhì)量相等的沙子和水升高相同的溫度，沙子比水的加熱時(shí)間少【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相等的水和沙子，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，水的吸熱能力強(qiáng)，不同物質(zhì)的吸熱能力不同二、比熱容（1）定義：物理學(xué)中，將物體溫度升高(或降低)時(shí)吸收(或放出)的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的比，叫做比熱容。它在數(shù)值上等于單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1攝氏度所吸收（或放出）的熱量。（2）符號(hào)：c（3）定義式：c物質(zhì)的比熱容；Q吸收或放出的熱量；m某種物質(zhì)的質(zhì)量；Δt物質(zhì)溫度的變化量。（4）單位：J/(kg·℃)，讀作焦每千克攝氏度。（5）物理意義：反映物質(zhì)吸熱能力的強(qiáng)弱和物質(zhì)溫度改變的難易程度。物質(zhì)的吸熱能力物質(zhì)溫度改變的難易程度具體說明比熱容大表示吸熱能力大，比熱容小表示吸熱能力小比熱容大表示溫度難改變，比熱容小表示溫度易改變解釋相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比熱容越大，吸收的熱量多；比熱容越小，吸收的熱量越少相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，比熱容越大，溫度升高得越少；比熱容越小，溫度升高得越多（6）水的比熱容大的特點(diǎn)在生活中的應(yīng)用①水的比熱容較大,一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(放出)的熱量較多,因此,我們可以用水做冷卻劑或用來取暖做冷卻劑時(shí),是讓水吸收熱量;用來取暖時(shí),是讓水放出熱量②由于水的比熱容較大,在吸收(或放出)一定熱量時(shí),相對(duì)其他物質(zhì),水的溫度改變不多,水的這一特點(diǎn)在調(diào)節(jié)氣候方面的表現(xiàn)非常明顯夏天,太陽(yáng)曬到海面上,海水吸收大量的熱量,但溫度升高得不多,所以人們住在海邊并不覺得特別熱;冬天,氣溫下降,海水由于溫度降低而放出大量的熱量,使沿海地區(qū)氣溫不會(huì)降得太低,所以住在海邊的人不會(huì)覺得特別冷三、熱量的計(jì)算公式：當(dāng)吸熱時(shí)；當(dāng)放熱時(shí)1.從公式可以看出，物體在吸熱或放熱的過程中，物體的質(zhì)量越大、比熱容越大、溫度變化越大，物體吸收或放出的熱量就越多。2.如果兩個(gè)物體進(jìn)行熱傳遞時(shí),沒有熱量損失,則高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量,即,這就是熱平衡方程?！疽族e(cuò)點(diǎn)】應(yīng)用公式計(jì)算熱量的注意事項(xiàng)1.在利用公式計(jì)算熱量時(shí),一定要明確公式中各物理量的單位和含義,尤其要區(qū)分溫度的有關(guān)說法,如“升高(升高了)”、“降低(降低了)”指溫度的變化量Δt，“升高到”、“降低到”指末溫t末。2.公式適用于不發(fā)生物態(tài)變化時(shí)物體升溫(或降溫)過程中吸熱(或放熱)的計(jì)算,如果過程中存在物態(tài)變化,不能直接使用這幾個(gè)公式例如冰熔化為水需吸熱,此時(shí)冰的溫度(或冰水混合物的溫度)沒有變化,但需要從外界吸收熱量【規(guī)律總結(jié)】對(duì)比熱容的理解1.比熱容和密度一樣,也是物質(zhì)的一種屬性,在同一狀態(tài)下同種物質(zhì)的比熱容與質(zhì)量、溫度、形狀及吸收或放出熱量的多少無關(guān)如一杯水和一滴水的比熱容是相同的,10℃的水和90℃的水的比熱容也是相同的。2.不同物質(zhì)的比熱容一般不同,如水的比熱容c水=4.2×103J/(kg·℃)和沙石的比熱容c沙石=0.92×103J/(kg·℃)不同,不同物質(zhì)的比熱容也有可能相同,如煤油和冰的比熱容相同,都是2.1×103J/(kg·℃)。3.同種物質(zhì)在不同狀態(tài)下比熱容不同.如水的比熱容c水=4.2×103J/(kg·℃)和冰的比熱容c冰=2.1×103J/(kg·℃)不同。4.一般情況下，液體的比熱容比固體的比熱容大【典例分析】1．（2022·江蘇揚(yáng)州·九年級(jí)期末）某班同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究水和煤油的吸熱能力。（1）加熱過程中，水和煤油吸收熱量的多少是通過__來判斷的。（2）實(shí)驗(yàn)中第1、2兩個(gè)小組記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠得出的結(jié)論是：_____。（3）圖乙是第1組同學(xué)繪制的“吸收熱量時(shí)間”和“溫度時(shí)間”圖象，能正確描述該實(shí)驗(yàn)真實(shí)情況的圖象是________（選填序號(hào)）。實(shí)驗(yàn)組別液體質(zhì)量/g初溫/℃末溫/℃加熱時(shí)間/min1水200254013.5煤油20025406.52水200254012煤油20025405.5（4）這兩組同學(xué)對(duì)圖甲的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，將分別裝有水和煤油的試管放在同一個(gè)燒杯中用水加熱，如圖丙所示，而不是用兩個(gè)酒精燈分別加熱，這樣做的好處是_________?！敬鸢浮?/p>

加熱時(shí)間

質(zhì)量相同的水和煤油升高相同溫度，吸收的熱量不同（或質(zhì)量相同的水和煤油升高相同溫度，水吸熱的熱量多）

C

在相同時(shí)間內(nèi)水和煤油吸收的熱量相同【詳解】(1)[1]實(shí)驗(yàn)中采用相同的加熱裝置，加熱過程中，水和煤油吸收熱量的多少是通過加熱時(shí)間來判斷的。(2)[2]實(shí)驗(yàn)中第1、2兩個(gè)小組記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，水和煤油的質(zhì)量、初溫、末溫相同，加熱時(shí)間不同，根據(jù)可知：質(zhì)量相同的水和煤油升高相同溫度，吸收的熱量不同，或質(zhì)量相同的水和煤油升高相同溫度，水吸熱的熱量多。(3)[3]圖乙是第1組同學(xué)繪制的“吸收熱量時(shí)間”和“溫度時(shí)間”圖象，相同時(shí)間下液體吸收的熱量應(yīng)該相同，根據(jù)可知可知溫度與時(shí)間成線性變化關(guān)系，且由于水的比熱容較大，加熱相同時(shí)間即吸收相同熱量時(shí)，溫度升高較小，故C符合題意。(4)[4]這兩組同學(xué)對(duì)圖甲的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，將分別裝有水和煤油的試管放在同一個(gè)燒杯中用水加熱，如圖丙所示，而不是用兩個(gè)酒精燈分別加熱，此時(shí)使用同一個(gè)加熱裝置，在相同時(shí)間內(nèi)水和煤油吸收的熱量相同。2．（2022·陜西西安·九年級(jí)期末）甲、乙兩個(gè)物體的比熱容之比為2∶1，若使它們升高相同的溫度，吸收的熱量之比為4∶3，則甲、乙兩個(gè)物體的質(zhì)量之比為（）A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．4∶1【答案】C【詳解】甲、乙兩個(gè)物體的質(zhì)量之比故選C。3．（2022·江蘇蘇州·九年級(jí)月考）將一溫度為20℃質(zhì)量為4.2kg的鐵塊的溫度升高到80℃，需要吸收______J的熱量；然后將其放入一個(gè)裝有溫度為10℃質(zhì)量為1.15kg的水的量熱器中，最后水的溫度將升高到______℃。[忽略量熱器吸熱，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，c鐵＝0.46×103J/(kg·℃)]【答案】

1.1592×105

30【詳解】[1]鐵塊需要吸收的熱量[2]根據(jù)熱平衡方程水吸收的熱量等于鐵塊放出的熱量，設(shè)最后水的溫度將升高到t，則解得t=30℃，最后水的溫度將升高到30℃?！舅悸沸〗Y(jié)】利用可通過熱量、比熱容、物質(zhì)的質(zhì)量、溫度的變化量四個(gè)信息中知三求一計(jì)算?！揪溆?xùn)練】一、單選題1．（2022·江蘇鹽城·九年級(jí)期末）夏日晴朗的白天，在太陽(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（如圖中箭頭表示空氣流動(dòng)方向）合理的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】白天時(shí)，水和泥土吸收相同的熱量，由于水的比熱容比泥土大，水的溫度升高慢，則此時(shí)陸地溫度高于海水溫度，陸地上方空氣受熱膨脹，向上運(yùn)動(dòng)，下方空氣由海面空氣補(bǔ)充，海面上層空氣由陸地上升的空氣補(bǔ)充，三者氣體方向按照順時(shí)針方向變化，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。2．（2022·山東臨沂·九年級(jí)期末）將某種固態(tài)物質(zhì)放入加熱功率恒定的裝置中加熱，其溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。不計(jì)熱量損失，關(guān)于該物質(zhì)的判斷，正確的是（）A．固態(tài)時(shí)是非晶體 B．在BC段內(nèi)能不變C．在AB段比BC段吸熱少 D．固態(tài)的比熱容比液態(tài)的大【答案】C【解析】A．由圖象知，該物質(zhì)在熔化過程中溫度保持80℃不變（即有一定的熔化溫度），所以該物質(zhì)在固態(tài)時(shí)是晶體，且熔點(diǎn)為80℃，故A錯(cuò)誤；B．由圖象可知，該物質(zhì)在BC段是熔化過程，晶體熔化時(shí)，仍然不斷吸收熱量，溫度不變，但內(nèi)能增加，故B錯(cuò)誤；C．由圖象知，在AB段吸熱3min，BC段吸熱4min，用加熱功率恒定的裝置中加熱，AB段比BC段吸熱少，故C正確；D．由圖象知，相同時(shí)間內(nèi)此物質(zhì)固態(tài)時(shí)升高的溫度大于液態(tài)時(shí)升高的溫度，由可知，當(dāng)質(zhì)量和吸收的熱量都相同時(shí)，越大的比熱容就越小，所以固態(tài)時(shí)的比熱容比液態(tài)時(shí)小，故D錯(cuò)誤。故選C。3．（2022·遼寧丹東·九年級(jí)期末）用相同電加熱器分別同時(shí)對(duì)質(zhì)量相等的甲和乙兩種液體加熱（不計(jì)熱量損失），如圖是甲和乙的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像。下列說法正確的是（）A．從吸熱能力方面看，選擇甲液體做冷卻劑比乙液體效果好B．甲和乙升高相同的溫度，乙液體吸收熱量較多C．甲液體的比熱容與乙液體的比熱容之比是1∶2D．第5min時(shí)甲的溫度高，說明甲吸收的熱量更多【答案】B【解析】A．由圖像可知，加熱相同時(shí)間，吸收相同熱量，乙的溫度升高的慢，所以乙的比熱容比較大，由Q＝cmΔt可知，在升高相同的溫度時(shí)可以吸收更多的熱量，所以乙液體更適合作冷卻劑，故A錯(cuò)誤；B．由圖像可知，升高相同溫度時(shí)，甲需要的時(shí)間較短，乙需要的時(shí)間較長(zhǎng)，也就是甲需要的熱量較少，乙液體吸收的熱量較多，故B正確；C．由圖像可知，加熱4min時(shí)，吸收熱量相同，甲的溫度變化為Δt甲＝15℃，乙的溫度變化為Δt乙＝5℃，由Q吸＝cmΔt得，，因Q吸、m均相同，比熱容與升高的溫度成反比，則c甲∶c乙＝Δt乙∶Δt甲＝5℃∶15℃＝1∶3故C錯(cuò)誤；D．用相同的電加熱器分別對(duì)質(zhì)量相等的甲和乙兩種液體加熱時(shí)，在相同的時(shí)間5min內(nèi)電熱器產(chǎn)生的熱量相等，不計(jì)熱量損失，則甲、乙吸收的熱量相等，故D錯(cuò)誤。故選B。4．（2022·四川成都·九年級(jí)期末）用兩只相同的電加熱器，分別給兩種液體加熱，圖為兩種液體的溫度隨時(shí)間變化的圖線。已知ρ甲:ρ乙=4:3，加熱的效率都是90%。下列判斷正確的是（）A．0~10min，兩加熱器釋放熱量之比Q甲:Q乙=4:3B．0~10min，兩種液體吸收熱量之比Q甲:Q乙=3:2C．兩種液體質(zhì)量相同時(shí)，比熱容之比c甲:c乙=3:2D．兩種液體體積相同時(shí)，比熱容之比c甲:c乙=1:2【答案】D【解析】A．0~10min，用兩只相同的電加熱器，分別給兩種液體加熱，相同時(shí)間放出熱量相等，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)A中解釋，已知0~10min，電加熱器放出熱量相等，又因加熱的效率都是90%，故液體吸收熱量也相等，故B錯(cuò)誤；C．兩種液體質(zhì)量相同時(shí)，0~10min兩種液體吸收熱量之比由圖知，升高的溫度之比由可得比熱容之比故C錯(cuò)誤；D．兩種液體體積相同時(shí)，由m=ρV，則兩種液體的質(zhì)量之比兩種液體吸收熱量之比Q甲:Q乙=1:1，由圖知，升高的溫度之比3:2，由可得比熱容之比：故D正確。故選D。5．（2022·四川成都·九年級(jí)期末）下列做法沒有利用物質(zhì)比熱容性質(zhì)的是（）A．用干凈的沙子炒制花生等干果 B．種植花草樹木能有效改善氣候C．傍晚，在春播秧田里灌水保溫 D．發(fā)燒時(shí)，用濕毛巾給頭部降溫【答案】D【解析】A．花生、栗子等干果常常用干凈的沙子來炒制，是為了使花生、栗子受熱均勻，同時(shí)利用沙子的比熱容較小特性，吸收相同的熱量，沙子溫度升高的多，故A不符合題意；B．大面積種植花草樹木，可以減少水土流失，因?yàn)樗谋葻崛荽螅嗤|(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度變化量小，所以種植花草樹木，能夠改善土壤的含水量，能有效的改善氣候，故B不符合題意；C．傍晚，在春播秧田里灌水，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，秧苗不會(huì)被凍壞，故C不符合題意；D．發(fā)燒時(shí)，用濕毛巾給頭部降溫，利用的是蒸發(fā)吸熱，故D符合題意。故選D。6．（2022·上海楊浦·八年級(jí)期末）甲、乙兩個(gè)初溫相同、質(zhì)量不同（m甲<m乙）的銅球，當(dāng)它們吸收相同熱量后，下列說法正確的是（）A．銅球甲的末溫高 B．銅球乙的末溫高C．銅球甲的比熱容大 D．銅球乙的比熱容大【答案】A【解析】AB．甲、乙兩個(gè)初溫相同、質(zhì)量不同（m甲<m乙）的銅球，當(dāng)它們吸收相同熱量后，由可知，銅球甲的溫度變化量大于銅球乙的溫度變化量，所以銅球甲的末溫高。故A正確，B錯(cuò)誤；CD．比熱容是物質(zhì)的一種特性，甲、乙兩球均為銅球，比熱容相同。故CD錯(cuò)誤。故選A。二、填空題7．（2022·廣西百色·九年級(jí)期末）圖是某沿海城市和內(nèi)陸城市在同一天的氣溫變化曲線，內(nèi)陸城市氣溫變化對(duì)應(yīng)的曲線是_____（選填“A”或“B”），這是由于沙石的比熱容_____（選填“大于”或“小于”）水的比熱容，吸收相同熱量后砂石的溫度變化較_____（選填“大”或“小”）?！敬鸢浮?/p>

A

小于

大【解析】[1][2][3]根據(jù)可知，質(zhì)量相同的沙石和水，因沙石的比熱容小于水的比熱容，因此吸收相同熱量后沙石溫度變化較大，因此曲線A是內(nèi)陸城市一天氣溫變化所對(duì)應(yīng)的曲線，B是沿海城市一天氣溫變化所對(duì)應(yīng)的曲線。8．（2022·上海楊浦·八年級(jí)期末）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用水或水溶液作冷卻劑，是因?yàn)樵诔Ｒ娢镔|(zhì)中水的比熱容比較______。相同質(zhì)量的水和沙石，溫度均升高10℃，水吸收熱量較______。當(dāng)0.2千克的冰全部熔化成水時(shí)，水的質(zhì)量為_____千克。【答案】

大

多

0.2【解析】[1]水的比熱容較大，吸熱或放熱能力強(qiáng)，單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)吸收或放出的熱量多，因此汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用水或水溶液作冷卻劑。[2]水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，大于砂石的比熱容，相同質(zhì)量的情況下，溫度均升高10℃，由Q=cmΔt可知，水吸收的熱量比較多。[3]質(zhì)量是物體本身的一種屬性，它不隨物體的形狀、狀態(tài)、位置和溫度的改變而改變。當(dāng)0.2千克的冰全部熔化成水時(shí)，物態(tài)發(fā)生了變化，但水的質(zhì)量不變，仍為0.2kg。9．（2022·廣西河池·中考真題）已知水的比熱容，把2kg的水從加熱到需要吸收的熱量為________J；在高山上煮飯，很難煮熟，這是因?yàn)楦呱缴蟔_______低，水的沸點(diǎn)低。【答案】

氣壓【解析】[1]把2kg的水從加熱到需要吸收的熱量為[2]在高山上煮飯，很難煮熟，這是因?yàn)楹０卧礁?，氣壓越低，水的沸點(diǎn)隨著氣壓的降低而降低。10．（2022·湖南益陽(yáng)·中考真題）烈日炎炎的夏季，白天沙灘上的沙子熱得燙腳，但海水卻非常涼爽，主要是因?yàn)樗谋葻崛荼壬匙拥谋葻崛輄__________。的砂石，溫度升高10℃，需要吸收的熱量為___________J。（）【答案】

大

【解析】[1]烈日炎炎的夏季，海水和沙子同時(shí)接受陽(yáng)光的照射，在相同時(shí)間內(nèi)，吸收到的熱量是相同的，因?yàn)楹Ｋ谋葻崛荽?，在質(zhì)量相同的情況下，海水上升的溫度比沙子小，所以沙灘上的沙子熱得燙腳，但海水卻非常涼爽。[2]砂石需要吸收的熱量11．（2022·湖南長(zhǎng)沙·九年級(jí)10月月考）有一個(gè)質(zhì)量為，溫度為的鐵球，投入到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中加熱較長(zhǎng)時(shí)間直到不發(fā)生熱傳遞，然后將鐵球取出，放入裝有質(zhì)量是2.3kg，初溫是48℃水的容器中，直到它們達(dá)到熱平衡，忽略熱量損失，則鐵球在沸水中吸收的熱量是________；鐵球和容器中的水熱平衡時(shí)溫度是________，已知：，?！敬鸢浮?/p>

9.2×104

58【解析】[1]根據(jù)吸熱公式得，鐵球在沸水中吸收的熱量為[2]將鐵球取出，放入裝有質(zhì)量是2.3kg，初溫是48℃水的容器中，直到它們達(dá)到熱平衡，忽略熱量損失，則水吸收的熱量等于鐵球放出的熱量，假設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度為t2，則代入數(shù)據(jù)得解得，t2=58℃。三、實(shí)驗(yàn)題12．（2022·陜西咸陽(yáng)·九年級(jí)期