比热容(提高)撰稿:肖锋审稿:雒文丽【学习目标】1、知道物质的比热容的概念、物理意义;2、记住水的比热容比较大,是4.2×103J/(㎏·℃);3、能用比热容解释简单的自然、生活中的现象,并能设计实验、解决简单的问题;4、会设计并进行“比较不同物质吸热能力不同”的实验;5、能够利用吸热、放热公式进行相关计算。
【要点梳理】要点一、探究比较不同物质的吸热能力1、提出问题:物体温度升高,吸收热量的多少与哪些因素有关?2、猜想与假设以水为例:水吸热的多少,与水的质量,水的温度升高有关,不同物质,质量相同,温度升高相同吸热是否相同呢?总结:物体吸热多少与物质的____________,物体的________,物体的__________有关。
3、制定计划与设计实验温馨提示:注意控制变量法的使用,取质量相同,初温相同的水和煤油,升高相同的温度,看吸热是否相同,(以加热时间的多少来看吸热的多少) 。
5、分析与论证:相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸热是的;相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸热是的。
6、评估、交流与合作7、分析误差的原因要点二、比热容(高清课堂《比热容、热量的计算》一、比热容)单一定质量的某种物质,在温度升高时所吸收的热量与它的质量和升高温度乘积之比,叫做物质的比热容。
符号c,单位为焦每千克摄氏度,符号为J/(㎏·℃)。
要点诠释:1、比热容是物质本身的一种性质(1)同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收(或放出)热量的多少及温度的改变无关。
(2)同一种物质在不同的状态下比热容不同,如冰、水的比热容是不同的。
2、水的比热容比较大,是4.2×103J/(㎏·℃)。
主要表现:(1)由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多,我们用水作为冷却剂和取暖用。
(2)由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。
夏天,太阳晒到海面上,海水的温度升高过程中吸收大量的热,所以人们住在海边并不觉得特别热;冬天,气温低了,海水由于温度降低而放出大量的热,使沿海气温降得不是太低,所以住在海边的人又不觉得特别冷。
要点三、热量的计算(高清课堂《比热容、热量的计算》二、热量的计算)1、吸热公式:Q吸=cm(t-t0)式中Q吸表示物体吸收的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体原来的温度,t表示物体后来的温度。
(t-t0)表示温度的升高量。
2、放热公式:Q放=cm(t0-t)式中(t0-t)表示物体温度的降低量。
要点诠释:物体吸收或放出热量的多少由物体的比热容、物体的质量和物体的温度升高(或降低)的乘积决定,跟物体的温度高低无关。
【典型例题】类型一、比热容1、为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关,小刚和几个同学做了如下实验:在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油,用相同的加热器给它们加热。
加热器每分钟放出的热量相等,且放出的热量全部被水和煤油吸收。
下表是同学们记录的实验数据,请你根据下表中的实验数据,回答下列问题:(ρ煤油=0.8×1033,ρ水=1.0×1033)液体(杯号)体积初温加热时间末温水(1)480mL 20℃10min 50℃煤油(2)600mL 20℃10min 80℃水(3)480mL 20℃10min 50℃煤油(4)600mL 20℃5min 50℃⑴分析比较_________号两个烧杯的实验数据,可以得出的初步结论是:在质量和升高的温度都相同时,____________________________。
⑵分别比较1、2、3、4号烧杯的实验数据,结合(1)中的结论,归纳后可得出结论:物体温度升高时吸收热量的多少与_________这几个因素有关。
【答案与解析】(1)1、4;比热容大的吸热多。
(2)比热容、质量、升高的温度。
【总结升华】本题突出考查了实验方法:控制变量法和转化法。
⑴在质量和升高的温度都相同时,根据热量的计算,比热容大的吸热多。
而热量测不出来,但可以转化为加热时间来进行比较。
2、炎热的盛夏,人站在水中时感到凉爽,而当人赤脚走在沙土上时却感到烫脚,这主要是因为水和沙土具有不同的 ( )A.热量B.内能C.比热容D.温度【答案】C【解析】热量、内能、比热都是物理学中三个重要的物理量,三者之间有区别也有联系,学生容易混淆,在沙滩上,水和沙子同时接收阳光照射,可谓加热条件相同,在相同时间内,物质所吸收到的热量是相同的,而在水中产生温度差的原因就在于水的比热容较大。
【总结升华】物理知识在生活中的应用非常广泛,要深刻体会。
举一反三:【变式】水的比热容比较大,人们往往利用它的这一特征为生产、生活服务。
在下列事例中与水的这一特征无关的是( )A.让热水流过散热器来取暖B.在大的河流上建水电站,用水发电C.晚上向秧田里灌水D.汽车发动机用水循环冷却【答案】B类型二、热量的计算3、小阳家的热水器内装有质量为5kg的水,该热水器中水的温度从20°C升高到40°C。
求这些水吸收的热量。
[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]【答案与解析】Q 吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg ·℃)×5kg ×(40-20)℃=4.2×105J【总结升华】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t的掌握和运用,因条件已给出,难度不大。
举一反三:【变式】质量为2kg的水,温度由30℃升高了50℃,吸收多少热量?【答案】4.2×105J【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。
物体升高温度t-t0=50℃,而原来的温度30℃在本题中无实际意义。
4、用同种物质制成两个质量不等的物体,其比热容______________(填“相同”或“不同”)。
质量均为1kg的铜块和铅块,如吸收了相等的热量,则铜块与铅块升高的温度之比为______________;若铜块温度升高了100℃,则它吸收了______________J的热。
(c铜=3.9×102J/(kg·℃),c铅=1.3×102J/(kg·℃))【思路点拨】比热容是物质的一种特性,同种物质比热容相同,不同物质比热容不同.根据公式Q=Cm△t可计算铜块与铅块升高的温度之比和块温度升高了100℃吸收的热量。
【答案与解析】相同;;Q吸=c铜m铜Δt=3.9×102 J/(kg·℃)×1kg×100℃=3.9×104J【总结升华】这是一道有关比热容计算的一道很好的综合题。
比热容是物质的特性,因此只要物质的状态不变,质量和体积等因素的改变是不会影响物质的比热容的,抓住“同种物质”可以得出“相同”的答案。
后两问因为是热传递现象,所以用公式Q=cmΔt进行解题。
举一反三:【变式】质量和初温都相等的铜和铝(c铜<c铝),放出相等的热量后相互接触,热量( )A.一定从铜传给铝B.一定从铝传给铜C.不会发生热传递D.不能确定是否发生热传递【答案】B【解析】热量是由温度高的物体向温度低的物体传递,因此通过热量的公式Q=cmΔt,当Q、m一定时,c越大,可以得出Δt越小;又因为初温都相等,放出热量,所以铜的末温低于铝,一定从铝传给铜热量。
5、甲、乙两块质量相同的不同金属,在沸水里加热一段时间。
先取出甲决投入一杯冷水里,当达到热平衡后,水温升高20℃。
再取出甲块,立即将乙块从沸水中取出投入这杯水中,再次达到热平衡,水温又升高20℃。
若不计热的损失,则由此可判断()A.甲的比热容比乙大B.甲的比热容比乙小C.甲的比热容跟乙相等D.无法确定比热容大小【思路点拨】甲、乙两金属块,先后投入到同一杯水中,甲乙两金属块放出热量、温度降低,水吸收热量、温度升高;由题知,两次水升高的温度相同,也就是水吸收的热量相同,因为不计热量损失,由热平衡方程可知,甲乙两金属块放出的热量相同;而甲、乙两金属块的质量相等、初温相同,经放热后,甲金属块比乙多降低了20℃,甲金属块的末温比乙的末温低;由上述分析可知,质量相同的甲乙两金属块,放出相同的热量,甲降低的温度多,所以甲金属的比热容比乙的小。
【答案】B【解析】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,水吸收的热量相同;∵不计热的损失,∴Q吸=Q放,∴甲、乙两金属块放出的热量相同;由题知,甲金属块比乙多降低了20℃;∴质量相同的甲、乙两金属块,放出相同的热量,甲金属块降低的温度多,所以甲的比热容小,故B正确。
【总结升华】本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式,能确定甲乙两金属块的末温关系是本题的关键。
举一反三:【变式】(高清课堂《比热容、热量的计算》例2)用相同的酒精灯和同样的烧杯盛有质量相同的甲、乙两种液体加热,如图反映的是温度随时间变化的图象,从图中可以看出()A.甲的比热容大B.乙的比热容大C.它们的比热容一样大D.无法判断热量的计算【答案】B。