【志鸿优化设计】九年级物理全册 第十三章 内能 13.3 比热容（基本技能+基本能力+思维拓展）（含详解）（新版）新人教版.doc

13.3比热容 1比较不同物质的吸热能力(1)物质吸收热量的多少与物质的质量有关。由生活中经验可知，烧开一壶和半壶温度相同的水，一壶水吸收的热量较多，这说明物质吸收热量的多少与物质的质量有关。同种物质升高相同的温度，物质的质量越大，吸收的热量越多。(2)物质吸收热量的多少与物质升高的温度有关。由生活中经验可知，将一壶温度为20 的水加热到80 和加热到100 ，水吸收的热量不同。质量一定的某种物质，升高的温度越多，吸收的热量越多。(3)物质吸收热量的多少与物质的种类有关。质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，这说明物质吸收热量的多少与物质的种类有关，不同物质的吸热能力不同。物理学中，为了表示物质的这种性质，引入了比热容。【例1】 下列事实中，能说明物体吸收热量多少跟物质种类有关的是()a质量相等的两杯水温度分别升高5 和10 ，它们吸收的热量不相等b质量相等的两块铜温度分别升高5 和10 ，它们吸收的热量不相等c1 kg水和2 kg水温度都升高10 ，它们吸收的热量不相等d质量相等的水和铜块温度都升高10 ，它们吸收的热量不相等解析：a说明物体吸收热量多少跟升高的温度有关bc说明物体吸收热量多少跟物体的质量有关d说明物体吸收热量多少跟物质的种类有关答案：d2比热容(1)物理意义：比热容是表示物质吸热能力的物理量。(2)定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示。(3)单位：焦每千克摄氏度，用符号j/(kg)表示。(4)单位质量的某种物质，温度降低1 放出的热量与它温度升高1 吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。析规律 比热容的应用比热容反映了物质吸热(或放热)能力的大小，比热容大的物质吸热能力强，不能说明吸热多。水的比热容较大，利用水的比热容较大解释现象时，常常利用水和其他物质相比，吸收(或放出)相同的热量，水的温度变化较小。【例21】 甲物质的比热容大于乙物质的比热容，下列判断正确的是()a若甲、乙质量相等，则甲吸收的热量一定多b若甲、乙升高相同的温度，则乙吸收的热量一定多c若甲、乙质量相等，它们升高的温度相同，则甲吸收的热量一定多d若甲、乙质量相等，它们降低相同的温度，则乙放出的热量一定多解析：a温度变化关系未知，无法比较吸收热量的多少b质量关系未知，无法比较吸收热量的多少c质量和升高的温度相等时，甲吸收的热量多d若甲、乙质量相等，它们降低相同的温度，则甲放出的热量一定多答案：c【例22】 我国目前最大的水电站三峡水电站建成后，三峡水库区的气温会受到一定的影响：夏天气温比原来下降2 左右，而冬天气温比原来升高2 左右，请你解释发生这个现象的原因。解析：水的比热容较大，和周围的干泥土、砂石相比，吸收或放出相同的热量，温度的变化较小。答案：水电站建成后，库区水量大大增加，因为水的比热容比干泥土、砂石的大，夏天当吸收相同热量时，水升高的温度比干泥土、砂石的低，所以库区气温比原来有所下降；冬天当水和干泥土、砂石放出相同热量时，水降低的温度比干泥土、砂石的少，所以库区温度比原来有所升高。3比热容表一些物质的比热容j/(kg)水4.2103铝0.88103酒精2.4103干泥土0.84103煤油2.1103铁、钢0.46103冰2.1103铜0.39103蓖麻油1.8103水银0.14103砂石0.92103铅0.13103由比热容表可知：(1)不同物质的比热容一般不同，可以利用比热容来鉴别物质。(2)个别物质的比热容可能相同，如煤油和冰。(3)比热容的大小与物质种类和状态有关。同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态下，比热容是不同的。【例3】 几位同学在分析比热容表中提供的数据后，得到以下几个结论，其中正确的是()几种物质的比热容c/j(kg)1水4.2103煤油2.1103酒精2.4103铜0.39103冰2.1103铝0.88103水银0.14103铅0.13103a液体的比热容都比固体的比热容大b同种物质的比热容都相同c不同物质的比热容都不同d物质的状态发生变化，比热容发生变化解析：水银的比热容小于铜、铝的比热容，所以a错误；水和冰的组成物质相同，比热容不同，说明物质的状态变化，比热容变化，所以d正确，b错误；不同物质的比热容一般不同，个别物质的比热容可能相同，如表中的冰和煤油，所以c错误。答案：d4.热量的计算(1)物体的吸热公式：q吸cm(tt0)cmtq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，t表示物体的末温，t0表示物体的初温，t表示物体升高的温度。(2)物体的放热公式：q放cm(t0t)cmtq放表示物体放出的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t表示物体的末温，t0表示物体的初温，t表示物体降低的温度。谈重点 热量的计算公式利用公式q吸cm(tt0)cmt和q放cm(t0t)cmt进行计算时，各个物理量的单位都要使用其国际单位，即cj/(kg)，mkg，t，qj。特别要注意“升高到”与“升高了”“降低到”与“降低了”的区别，升高到20 ，是指末温t20 ，升高了20 ，是指t20 ；降低到20 ，是指末温t20 ，降低了20 ，是指t20 。由q吸cm(tt0)可得c，比热容与物体的质量、升高的温度和吸收的热量有关吗？无关！公式c是比热容的计算式，而不是决定式，物质的比热容由物质的种类决定，与物体的质量、升高的温度和吸收的热量无关，和前面学过的密度类似，将比热容和密度进行类比学习，可以大大提高我们的学习效率。【例41】 某水壶内装有1.5 kg、初温为20 的水，在标准大气压下，把水加热到沸腾，水吸收多少热量？解析：水的比热容为4.2103 j/(kg)，在标准大气压下，水的沸点为100 ，即水的末温为100 ，将已知数据代入吸热公式即可求出水吸收的热量。q吸cm(tt0)4.2103 j/(kg)1.5 kg(100 20 )5.04105 j。答案：5.04105 j【例42】 质量为2 kg的铁块遇冷温度降低了50 。求：铁块放出的热量q放。c铁0.45103 j/(kg)解析：qcmt0.45103 j/(kg)2 kg50 4.5104 j。答案：4.5104 j【例43】 质量为2 kg的金属块，温度从25 升高到105 ，吸收的热量是7.36104 j。几种金属的比热容c/j(kg)1铅0.13103水银0.14103铜0.39103钢铁0.46103铝0.88103求：(1)这种金属的比热容；(2)根据比热容表，它可能是一种什么金属？解析：金属块的质量、初温、末温、吸收的热量已知，利用公式q吸cm(tt0)变形可求出金属的比热容，查表可知金属的种类。由q吸cm(tt0)可得c0.46103 j/(kg)。(2)这种金属可能是钢铁。答案：(1)0.46103 j/(kg)(2)钢铁 5探究不同物质的吸热能力(1)设计实验要使用控制变量法，观察实验现象要使用转换法，将物质的吸热能力转换为加热时间的长短或温度升高的多少来比较物质的吸热能力。具体地说，有两种方案：用相同的加热器，加热质量相等的两种不同物质，使其升高相等的温度，比较加热时间，加热时间较长的物质吸收的热量较多，物质的吸热能力较强。用相同的加热器，加热质量相等的两种不同物质，加热相同的时间(物质吸收相同的热量)，比较温度升高的多少，温度升高得越多，物质的吸热能力越弱。(2)在探究中应尽量保证让不同物质在相同的时间内吸收的热量相等，如控制酒精灯火焰的大小相等。(3)在探究中应尽量避免热量的损失。析规律 探究实验的设计探究不同物质的吸热能力，是中考的高频考点，常常考查实验方案的设计、实验结论的表述和实验方案的评估。评估实验方案时，要从变量控制是否恰当、现象转换是否明显、结论是否正确、全面等方面进行。6比热容的大小比较根据公式c，比热容虽然与吸收或放出的热量、物体的质量、升高或降低的温度无关，但却可以通过公式求得比热容或比较比热容。因此比较比热容的方法有：(1)取相同质量的不同物质，使它们升高相同的温度，吸收热量多的比热容大；(2)取相同质量的不同物质，使它们吸收相同的热量，温度升高得小的比热容大。在比较的过程中，用到了物理学的控制变量法和转换法。7热量计算少出错的技巧(1)明确吸热或放热的对象，弄清公式中各个物理量的对应值，对于隐含的量要求能够记住它的大小；同时要注意文字叙述中升高、升高到、降低、降低到的含义。(2)注意单位的统一，题中给出的物理量，可能不是国际单位制中的单位，或者不是我们需要的单位，这时应该及时对单位进行换算，或者代入时直接换算过来即可，如质量的单位不是kg，而是t等。(3)要利用科学计数法，题中数值较大，用科学计数法可以大大简化解题过程，提高计算速度，减少出错率。(4)公式适用于在同种状态下吸热或放热的计算。因为物质的状态发生了改变，比热容就会发生改变，此时上述公式不能计算整个过程吸热或放热的多少。(5)计算物质的末温或初温时，公式变形容易出错，要特别小心，以吸热公式为例，tt0，t0t计算结果要与客观实际相符。【例5】 如图甲所示是教科书上提供的“探究比较不同物质的吸热能力”的实验装置。实验方法是：用两个相同的酒精灯分别给质量相同的食用油和水加热，在吸收热量相同时，通过比较它们温度升高的多少来判断吸热能力的大小。小雨经过分析思考，将实验装置加以改进，如图乙所示。(1)与图甲的实验装置相比，图乙的优点是更容易控制_相同。(2)图乙的实验操作中存在一处错误是没有控制_相同。解析：小雨探究物质的吸热能力时，通过比较物质温度升高的多少来判断吸热能力的大小，应该控制不变的物理量是物质的质量和物质吸收的热量，图乙的装置使用一个酒精灯加热，更容易控制物质吸收的热量相同。水和食用油的密度不同，图乙试管中水和食用油的体积相同，它们的质量不相等。答案：(1)食用油和水吸收的热量(2)食用油和水的质量【例6】 两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。根据图线可知()a甲液体的比热容大于乙液体的比热容b如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同c加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量d加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多解析：由题图可知，两种液体吸收的热量相同时，甲液体升高的温度少，所以甲液体的比热容大，故a正确；如果升高相同的温度，甲液体吸收的热量比乙要多；如果加热相同时间，甲升高的温度应比乙少，故b、c、d均不对。答案：a【例71】 用一个放热稳定的热源给一个物体均匀加热，得到它的熔化图象如图所示，那么，它固态时的比热容与它液态时的比热容之比是()a12b21c14d41解析：设物体的质量为m，每分钟吸收的热量为q，则物体在固态吸收热量为2q时，温度升高了40 ，故物体处于固态时的比热容为c固；物体在液态吸收的热量为4q时，温度升高了20 ，故物体处于液态时的比热容为c液。则固态与液态的比热容之比为c固c液14，故应选c。答案：c【例72】 在1个标准大气压下，质量为5 kg、温度为80 的水吸收了8.4105 j的热量后，水温将升高多少？解析：由q吸cmt得t40 因为在1个标准大气压下，水的最高温度为100 ，所以，水升高的温度为tt2t1100 80 20 。答案：20 8热平衡方程两个不同温度的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。热传递的最终结果是：两个物体的温度相同。在热传递过程中，若没有能量损失，则低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量，即q吸q放。我们可以利用q吸q放这个关系式求出物体的质量、比热容或物体的温度。析规律 热平衡方程在应用热平衡方程解题时，要认清混合温度