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文档简介
内能、热量、比热容
要点索引:1、理解物体的内能,并会用物体内能的学问说明有关现象。
2、知道热量的含义、单位,会用热量学问解答问题。
3、理解比热容的定义、单位,会利用比热容学问说明有关现象。
4、由比热容的定义推出求物体吸放热的公式,并会利用吸放热
公式进行常规计算。
一、基础点睛:
1、物体内能的定义:物体内全部分子无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能;内能的单位也是
焦耳;一切物体,不论处于哪种状态,都有内能。
(1)物体内部分子在永不停息地做无规则运动,每个分子都有动能;物体的温度越高,分子运动越猛烈,分子
动能越大。
(2)物体的分子之间存在引力和斥力,并有间隔,因此物质的分子还具有势能。
(3)物体内能的大小,除与温度有关外,还与物体的体积、状态、质量等因素有关。
在初中阶段,我们只探讨内能的变更,不详细进行内能的计算。
2、变更物体内能的两种途径:做功和热传递,且两种方法是等效的。
(1)在热传递过程中,物体汲取(或放出)热量。内能增加(或削减)。用热传递的方法变更物体的内能的过
程,实质上是内能的转移过程。
(2)对物体做功,物体内能增加;物体对外做功,自身内能削减,用做功的方法变更物体内能的过程,实质上
是内能与其他形式的能量之间相互转化过程。
(3)在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。用Q表示,单位也为焦耳,符号是L
特殊提示:温度是分子无规则运动猛烈程度的标记,或者说是分子平均动能大小的标记。温度高的物体分子的
无规则运动猛烈,但势能不肯定大。不能由温度的凹凸判定内能的大小,也不能由内能的增减推断温度的凹凸.
例如,晶体在熔化时,不断地从外界吸引热量,物体的内能增加,但物体的温度不变,所汲取的热量用来增加物
体内分子的势能。
3、理解比热容
(1)物质吸热规律
相同质量的同种物质,上升相同的温度,吸热是相同;
相同质量的不同物质,上升相同的温度,吸热是不同。
(2)比热容定义:比热容的大小等于单位质量的物质温度每上升(或降低)所汲取(或放出)的热量。
单位:J/(kg-C)o
计算公式:c=———
〃此一乙)
上式中:Q--汲取的热量;m—-物体的质量;t-物体的初温度;t2-物体末温度
(3)正确理解比热容:
比热容是物质本身的一种属性。
*同种物质在同一状态下的比热容与其质量、汲取(或放出)热量的多少及温度的变更无关。
*同一种物质在不同的状态下比热容不同,如“冰水为之”,的比热容是不同的。
*水的比热容比较大,是4.2X10:'J/(kg・℃)。主要表现:
由于水的比热容较大,肯定质量的水上升(或降低)肯定的温度汲取(或放出)的热量较多,我们用水作为
冷却剂和暖气片中的循环物质。
由于水的比热容较大,肯定质量的水汲取(或放出)较多的热量而自身的温度却变更不明显,这一点有利于
调整气候。夏天,太阳晒到海面上,海水的温度上升过程中汲取大量的热,所以人们住在海边并不觉得特殊
热;冬天,气温低了,海水由于温度降低而放出大量的热,使沿海气温降低得也不明显,所以,冬天,住在
海边的人又不觉得特殊冷。
(4)依据比热容概念,可以推出物体的吸热、放热公式:
Q吸=。放=cm^-t2)
式中Q限表示物体汲取或放出的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,L表示物体原来的温度,t2
表示物体后来的温度。(t2-t1)表示温度的上升量;(t-t2)表示物体温度的降低量。
特殊说明:
物体汲取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上升(或降低)的乘积确定,跟物体的
原本温度凹凸无关。
4、理解燃料的热值(燃烧值):物理学中规定,1千克的某种燃料完全燃烧时所放出的热量,叫着这种燃料的
热值,用q表示,例如:q汽油:4.25X10;J/kg,由此可以得出用来求燃料燃烧放热的公式:
Q=m.q式中m表示燃料的质量,单位为千克,Q表示燃料燃烧放出的热量,单位为J。
5、热量传递的三种方式:
(1)传导:热沿着物体传递,在固体、气体、液体中都能进不。
(2)对流:利用流体的密度变更上升或下降形成流淌传热,是流体传热的特有方式,例如:烧开水就是利
用对流传热,让整个锅中的水一起开。
(3)辐射;热可以不借助任何物体干脆向四周传递的方式叫辐射。例如太阳的热可以穿过真空射向大地。(热
在空气也可以辐射)
二、夯实小练
同学们,上面我们梳理了本讲的学问点,在中考中基础性的考查还是占有很大的成分,每位考牛.必需重视,下
面我们来上几题,让你练练手,夯实我们的基础吧。
1、下列关于温度、热量和内能的说法正确的是()
A.物体汲取热量,温度肯定上升
B.60c的水肯定比30c的水含有的热量多
C.热传递过程中,热量由高温物体传向低温物体
D.物体的内能增加,肯定从外界汲取热量
答案:C;解析:
A、物体汲取热量,温度不肯定上升;比如,晶体在熔化过程中,汲取热量,但温度不变,故A错误;
B、热量是过程量,不能说含有热量,故B错误;
C、热传递过程中,高温物体放出热量,低温物体汲取热量,即热量由高温物体传向低温物体,故C正确:
D、物体的内能增加,可能是从外界汲取热量,也可能是外界对物体做功,故D错误。
2、在物体没有发生物态变更的前提下,下列各种说法正确的是()
A.温度较高的物体,所含的热量较多
B.质量相同的物体,温度较高的.所含的热量较多
C.同一物体温度较高时,所含的热量较多
D.同一物体温度上升较大时,所汲取的热量较多
答案:D:解析:物体汲取或放出热的多少叫热量,也就是说,在热传递过程中,传递能的多少。可见热量是
一个过程量,只有在热传递的过程中才能称为热量,由此判定,A、B、C三个选项中所讲温度较高的物体所含热量
较多是错误的,因为温度是一个状态量,温度再高没有发生热传递,也就谈不上热量,而D选项中所说的温度上升
较大时,说明温度这个状态量发生了变更,温度变更是个过程,因为有热传递发生,物体的温度才会发生变更,对
于同一物体来说,温度升的越高,汲取的热量就越多。
3、某太阳能热水器装有质量为200kg的水,在阳光的照耀下,该热水器中的水的温度从15℃上升到65C,求
这些水汲取的热量是多少?[水的比热容为4.2X1。::/(kg・C]。
解析:水汲取的热量:0贮cm(LG=4.2X101/(kg•℃)X200kgX(65-15)r=4.2X107Jo
答:这些水共汲取了4.2X107J的热量.
4、下列关于比热容的说法中,正确的是()
A.物体的质量越小,比热容越大
B.物体上升的温度越低,比热容越大
C.物体汲取的热量越多,比热容越大
D.比热容是物质自身的性质,与质量、汲取的热最或上升的温度均无关
答案:1);解析:ABC、比热容是物质的一种特性,比热容与物体质量大小、温度凹凸、汲取热量的多少都没
有关系。所以A、B、C均错误;D、比热容是物质自身的性质,与质量、汲取的热量或上升的温度均无关,此选项
正确,故选及
三、经典呈现:
为了让广阔考生对本次课程所涉及到的学问点进一步了解,我们收集了近两年中考出现的经典题目,主要是考卷
中的压轴题,展示给广阔考生,开拓我们的视野,训练我们的发散思维实力,以便轻松应对考试喽。
1、关于温度、热量和内能,下列说法正确的是()
A.温度高的物体内能肯定大,温度低的物体内能肯定小
B.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
C.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就肯定不变
D.机械能为零的物体,内能也肯定为零
答案B;解析:A、温度高的物体,其质显若很小,其内能也可能小:温度低的物体,质量可能大,即内能可能
大,故A错误;
B、内能小的物体可能温度高,内能大的物体可能温度低,所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体,
故B正确;
C、物体温度不变,内能有可能发生变更,如晶体的熔化过程,汲取热量,内能增加;故C错误;
D、机械能为零的物体,内能不为零;故D错误。
2、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,
依据图线可知(不计热损耗)()
A.甲液体比乙液体的比热容小
B.假如两液体上升相同的温度,两种液体汲取的热量相同
C.假如加热相同的时间,甲液体比乙液体汲取更多热量
D.假如加热相同的时间,甲液体上升的温度比乙液体少
答案:A:解析:由图象知:
A、同一热源加热,相同的时间内甲液体比乙液体升温快,汲取的热量是相同的,依据公式Q吸=cm(tTO)得出
甲的比热容小于乙的比热容,故A正确;
B、由A得假如质量相同得两液体上升相同的温度,比热容大的乙汲取热量较多,故B错误;
C、用同一热源加热,加热时间相同,两种液体汲取的热量相同,故C错误;
【)、质量相同的甲乙两种液体加热相同的时间,因为的甲的比热容小于乙的比热容,依据公式。吸二,01得
甲液体上升的温度比乙液体多,故D错误。
3、有两种物质的质量之比为3:2,比热容之比为1:3,假如它们上升的温度之比为4:1,则它们汲取的热量之比
为________。
答案:2:1;解析:试题中已知两种物体的质量,比热容和上升温度之比,求解它们汲取的热量之比,由公式
备可干脆得出两者汲取热量的比值:生,=2岭
。吸2cm3?3x2x11
4、给肯定质量的水加热,其温度与时间的关系如图a图所示,若其他条件不变,仅将水的质量增加,则温度
与时间的关系图线正确的是()
A.aB.b
答案:C;解析:抓住题目中的关键字词“其他条件不变”,即加热条件
不变.那么在相同时间内,物质所汲取的热量相同,所以加水前后,水在相同时
刻Q吸相等,依据公式Q二cmAt,当Q、c肯定时,m越大,At越小。因此加水后
的曲线斜率应小于原来的曲线a,同时应当考虑水沸腾时温度保持在沸点不变,
故选择C。
四、思维拓展
上面我们点出了经典的题型,为了止广阔考生检测自己对本次所注的学问点理解状况,下面列出了几题,让同学
们自己去做,拓展我们的思维,看看自己是否能够把握经典的题型,这对完成考卷中的压轴题大有好处呢。
1、如图所示,是依据探讨物质二匕热容试验时绘制的图象,试验中两种不同的物质质量相同,初温度相同.选
用的加热器相同,依据图象可知()
A.若加热相同时间,a物质汲取的热量多,比热容小
B.若汲取的热量相同,b物质温度上升的多,比热容大
C.若加热时间相同,b物质的末温度高,比热容小
D.若汲取的热量相同,b物质末温度低,比热容大
答案:D;解析:
AC、若加热相同时间,因为选用的加热器相同,所以两种物质汲取的热量相同,故A错误;
加热相同时间,由图可知,b物质的末温度低,故C错误;
BD、若汲取的热量相同,因为选用的加热器相同,所以加热时间是相同的,由图可知,加热时间相同时,b物质末
温度低,b物质温度上升的少;两种不同的物质质量相同,依据c=Qm4t可.知,b物质的比热容大,故B错误,D
正确;
2、将装有热奶的奶瓶放入水中冷却,如图甲所示;依据测得的数据,作出热奶和水的温度随时间的变更图象,
如图乙所示。依据图象回答下列问题:
(I)温度随时间变更比较缓慢的曲线是图乙中的
(2)表示热奶的温度随时问变更的曲线是图乙中的;
(3)水的初温是_______C,热奶的末温是__________-C,水的末温是________,C;
(4)热奶和水会发生热传递,是因为它们具有不同的_________。
解析:(I)由图乙所示图象可知,图象A比较陡峭,温度变更较快,图象B比较平缓,温度变更比较慢,由此
可知,温度随时间变更比较缓慢的曲线是图乙中的B;
(2)装有热奶的奶瓶放在冷水中要放出热量,温度降低,由图乙可知,A的温度不断降低,因此表示热奶的温度随
时间变更的曲线是图乙中的A;
(3)由图乙所示图象可知,水的初温是20℃,热奶的初温是90℃,热奶的末温是40C,水的末温是40℃:
(4)由于热奶与水具不同的温度,它们间存在温度差,所以热奶和水会发生热传递。
故答案为:(1)B:(2)A;(3)20;40;40;(4)温度。
3、小明用相同的酒精灯分别给煤油和水加热(如图甲),以探究水和煤油的吸热实力。
(1)本试验须要用到天平这一测量工具,目的是。
(2)加热lOmin,水汲取的热量_______(填“大于”、“小于”或“等于”)煤油汲取的热量。
(3)依据试验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变更的图象(如图乙),由图象可知,水的沸点是
_______℃,煤油的比热容是J/(kg・℃)。[水的比热容为4.2X103J/(kg・℃)]
解析:限制不同物质的质量相同,故本试验须要用到天平这一测量工具;
(2)用相同的酒精灯,依据转换法,加热lOmin,水汲取的热量等于煤油汲取的热量。
(3)依据试验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变更的图象(如图乙),由图象可知,7K的沸点是98C,
上升30℃,煤油加热10分钟,水加热20分钟,煤油吸热是水的12,依据c=QmZ\t,在质量和上升温度不变的状
况下,比热容与吸热的多少成正比,
故煤油的比热容是:12X4.2X103J/(kg・℃)=2.1X103J/(kg-℃)o
故答案为:(1)限制不同物质的质制用同;(2)等于;(3)98;2.lX103Jo
五、考点梳理
本次讲座的内容在中考试卷中也属于必考内容,但所占的分值不能确定,假如把它作为基础性考查,也就在3-5
分左右;假如把测定物质的比热容作为试验题来考查,本讲内容所占的分值就高了,应当在5-一8分左右;同时,
试卷中的计算题也有可能选自本讲,但一般不会从本讲的内容中即选择计算题,又选择试验题;那么,命题人会出
什么样为题目来考查我们呢?下面我们就来梳理一下涉及到本讲的考点吧。
考点一:基础性的考查,命题人可以从本讲的内容中出填空题与选择题,但难度一般不会大的,只要我们细心,
是不会丢分的。
例:关于物体的内能,下列说法王确的是()
A.晶体熔化时,吸热、温度不变,内能不变
B.物体内能增加,肯定要从外界汲取热量
C.温度为的物体没有内能
D.在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会削减
答案:D;解析:A、晶体在熔化的过程中吸热,温度不变,但内能增加,故A错误;B、物体内能增加,可能
是从外界汲取热量,也可能是外界物体对它做了功,故B错误;C、一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动,
即一切物体都有内能,故C错误;[)、在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会削减,故D正确,故选D。
考点二:把热量的计算作为计算题来考查,并且有时综合性比较高,可以和燃料燃烧放热结合,也可以和电加
热器相互联系,这样,本讲的学问所占得比例就高了,务必要留意。
例:王大刚同学和家人在郊外野餐,用木炭烧水。铁锅内装有5kg水,把水从18℃加热至98℃,已知水的比热
容为4.2X10:3/(kg・℃)。假如木炭的热值为3.4X10?J/kg,它燃烧放出的热有10%被水汲取。求:
(1)在这个过程中水汲取的热量;(2)在这个过程中用掉多少木炭。
解析:O)汲取的热量QQCHI(t-to)=4.2X10)/(kg*℃)X5kgX(98℃-18℃)=1.68X10);
(2)由〃=察得:Q=^-=k68xl(^J=1.68xlOzJ.
Qk5710%
68
由得:须要的木炭!》=—=L*:。」=0.493
q3.4x107JAg
考点三:命题人把探究比热容的试验当着试验探究题来考查,这就涉及到本讲学问的综合应住,一般都有图表
信息,同学们要留意啦。
例、为探讨物质的某种特性,某小组同学做了如下试验:他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中,分别放入100g
和200g的温水,试验时让它们自然冷却,并利用温度计和计时器测显水温随时间变更的状况。记录数据分别如表
一、表二所示。(设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等)
表一m=100g
时间/min0246810121416
温度/℃363534333231303030
降低温度/℃012345666
表一m:=200g
时间/min04812162024283236
温度/℃36353433323130292828
降低温度0123456788
/℃
(1)分析比较表一和表二中数据可知.试验时,两杯水所处环境的温度是的(填“相同”或“不同”,
(2)分析比较表一或表二中,第一行和第三行的数据及相关条件,可得出的初步结论是:
(3)分析比较表一和表二中,第三冽、第四列、第五列的数据及相关条件,可得出的初步结论是:
答案与解析:
(1)不相同;(2)同种物质质量相等,降温越多放出热量越多;
(3)同种物质降低相同温度,质量越大放出热量越多。
六、真题检验
敬爱的同学们,上面我们对本讲的考点进行了梳理,本讲的学问点在各类考卷中出现的几率还是特别大的,有
时所占的分值也较高,我们为了考到高分,就要仔细把握本讲内容所包含的考点,下面来看看近两年中考卷中对本
讲的学问点是怎么考的吧,请你动笔做一下,对自己进行一次检验喽!
1.(2024中考)在“加热质量相同的水和砂石”试验中,匀称加热质量和初温都相等的砂石和水,装置如图,
下列说法正确的是()
A.试验中,砂石升温较快,说明相同忖间内砂石汲取的热量多
B.在本试验中,物体吸热的多与少是由物质的种类确定的
C.试验中,将砂石和水加热到相同温度时,它们汲取的热最相同
D.该试验应用了“限制变量法"和''转化法”的试验思路
答案:D;解析:AB、因运用同一酒精灯,依据转换法,吸热多少由加热
时间确定,与其它因素没有干脆关系,故AB错误;
C、依据Q=cm4t,因水的比热容大,故将砂石和水加热到相同温度时,水汲取
的热量多,C错误;
D、该试验应用了“限制变量法”和“转化法”的试验思路,D正确。
2.(2024中考)有三种液体分别用相同的热得快加热,如图所示的是加
热时液体温度随时间变更的图象。下列分析不正确的是()
A.假如b、c质量相同,b的比热容小于c的比热容
B.假如a、b是同种物质,a的质量大于b的质量
C.b的沸点高于c的沸点
D.假如a、b是不同种物质,它们的沸点相同
答案:B;解析:A、假如b、c的质量相同,汲取相同的热量(加热时间相同)时,由图象可知,在沸腾前b
液体的温度上升得快,说明b液体的比热容小,即b的比热容小于c的比热容,故A正确:
B、由图象可知,a液体先沸腾,b液体后沸腾,且两液体上升的温度相同;假如它们是同种物质,比热容相同,后
沸腾的b液体汲取的热量多(加热至沸腾所需时间长),依据Q=cmZ\t可知,b液体的质量要大,即a的质量小于
b的质量,故B错误;
C、由图象可知,b液体的沸点高于c液体的沸点,故C正确;温度
D、假如a、b是不同种物质,由图象可知,a液体和b液体的沸点相同,故DT-..........—
正确。।£•
3.(2024中考)质量相同的甲、乙两种物质从固态起先同时加热,它们
在相同时间内汲取的热量相等,加热时间都为35分钟,它们的温度随时间变I:•;
更的图象如图所示。下列说法正确的是()::I
A,甲物质的比热容随着温度上升在变小*''时间
B.在固态时,甲的比热容大于乙的比热容
C.在10〜25min内,乙的内能保持不变
D.甲和乙上升相同的温度,汲取的热量相等
答案:B;解析:A、由图象可知,相同的时间内,甲的温度变更值随着温度的上升,越来越小,依据公式。=
cmAt可知甲物质的比热容随着温度上升在变大,故A错误;
B、依据公式Q=cm△t,甲、乙两种物质的质量相等,甲乙都在固态时,加热相同的时间它们汲取的热量也是相等
的,甲上升的温度值小,所以甲的比热容大;故B正确;
C、在10〜25min内,加热乙的温度不变,是晶体的熔化过程,吸热内能增加;故C错误;
D、两物质的质量相同,比热容不同据公式Q=cmZU可知上升相同的温度,汲取的热量不相等,故D错误;
4>(2024中考题)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,如汲取了相等的热量,则铜块与铅块上升的温度之比为;若铜块温度上升了
22
100C,则它汲取了J的热。(cw=3.9X10J/(kg-r),cw=1.3X10J/(kg-r))
答案:相同;解析如下:
V«_=3.9x10"xl=1
△tgQ13
cwme1.3x10x1
Q%=cAim铜△t=3.9X102J/(kg•匕)XIkgX100*C=3.9XlO'jo
七、易错点拨:
同学们,热学的基础学问与我们的生活实际紧密相关,在实际当中随处可见,中考时考到的频率也不低;答题
时,我们也很简单出错,因此要求我们对本讲的学问点要理解透彻,在答题时还有留神,这方面的题目还是很简单
丢分的,下面我们来对本讲易错点进行点拨,助力你拿到高分哟!
误区一:对内能、温度、热量思路不清,造成答题时出错。
例:(多选)假如一个物体的温度上升,则()
A.它含有的热量增加B.它肯定汲取了热量
C.它的分子运动加快D.它的内能肯定增加
答案:解析:热量是表示在热传递的过程中,传递能量的多少,因此不能说物体含有热量,所以选项A是错误的。
一个物体的温度上升,它的分子运动肯定加快,内能肯定增加。所以选项C和D是正确的。变更物体内能的方法有
两种:做功和热传递,做功也可以使物体的内能增加,温度上升,例如:用锯条锯木头,锯条很热,所以一个物体
的温度上升,不肯定是汲取热量而使物体温度上升的,所以B选项也是不对的。
误区二:在热传递的过程中,误认为传递的是热量。
须要我们留意的是,在热传递的过程中传递的是能量,而传递能量的多少才能用热量来表示,须要正确理
解:热量是物体内能变更多少的度量,也不能说一
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