搜索
科学探究：物质的比热容（提高）责编：冯保国【学习目标】1.理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性；2.尝试用比热容解释简单的自然现象；3.能根据比热容进行简单的热量计算。【要点梳理】知识点一、探究物质吸热或放热规律1、提出问题:相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，有什么规律。2、实验器材：相同的烧杯两只，质量相同的水和煤油，温度计两支，搅拌器两只，铁架台两个，钟表，火柴。3、实验过程：（1）取相同质量的水和煤油分别倒入两只烧杯中。组装实验器材。（2）观察并记录加热前两液体的初温t1,预先设定好液体加热的末温度t2。(3)分别给两液体加热，记下加热的开始时刻。加热时，上下反复缓慢地提拉搅拌器。（4）当一种液体温度达到t2时，记录该液体加热的终止时刻，计算该液体加热的时间t。对另一液体作同样的观察、操作和记录。当热源相同时，两液体升高温度相同的情况下，加热时间越长的液体从热源吸热越多。（5）将用过的煤油和水倒在指定的器皿内。整理好实验器材。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?4、进行实验与收集证据液体名称液体质量m/g液体初温t/℃液体末温t/℃加热时间T/min液体吸热情况“多”或“少”5、分析与论证：相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸热是相同；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸热是不同。要点诠释：1.利用控制变量法，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)。2.实验数据可能存在较大差异，原因是实验中所使用的酒精灯在相同时间内的热量有差异，因此，实际上研究对象在单位时间内吸收的热量并不完全相等；实验中有热量损失。知识点二、物质的比热容1、定义：物理学规定：比热容的大小等于单位质量的物质温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。2、单位：J/(㎏·℃）。3、计算公式：21()QcmttQ：吸收的热量m：物体的质量t1：物体的初温度t2：物体末温度要点诠释：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。知识点三、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：21()Qcmtt吸式中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。（t2-t1）表示温度的升高量。2、放热公式：12()Qcmtt放式中（t1-t2）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=0.8×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3）液体（杯号）体积初温加热时间末温水（1）480mL20℃10min50℃煤油（2）600mL20℃10min80℃水（3）480mL20℃10min50℃煤油（4）600mL20℃5min50℃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、（2015•龙岩中考）骄阳下的露天泳池边，水泥砂石地热得烫脚，而泳池里的水却凉凉的。这主要是因为（）A．砂石的比热容大B．水的比热容大C．砂石的密度大D．水的密度大【答案】B【解析】水比砂石的比热容大，因此，相同质量的水和砂石，在吸收相同的热量时，砂石温度高，水温度低，所以骄阳下的露天泳池边，水泥砂石地热得烫脚，而泳池里的水却凉凉的。故B符合题意。【总结升华】深入理解比热容的概念，才能正确判断并做出合理的解释，属基本概念的应用。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、（2015•贵港中考）某太阳能热水器装有质量为200kg的水，在阳光的照射下，该热水器中的水的温度从15℃升高到65℃，求这些水吸收的热量是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃]。【答案与解析】水吸收的热量：Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×（65－15）℃=4.2×107J。答：这些水共吸收了4.2×107J的热量.【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，要注意水温升高到（末温）和升高了（温度变化量）之间的区别，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＝3.9×102J/(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、（多选）（2016•正定县一模）已知铜的比热容比铝的比热容小，下列说法正确的（）A．物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关B．将一块铜的质量减小一半，它的比热容不变C．质量相等的铝块和铜块，吸收相同的热量，铜块升高的温度多D．质量和初温都相等的铜和铝，放出相等热量后相接触，热传递的方向是从铜传给铝【思路点拨】（1）比热容是物质本身的一种属性，其大小与物体的质量、物体的温度等因素无关；（2）要想发生热传递，即必须存在着温度差，即有高温物体和低温物体或同一物体有高温部分和低温部分；（3）热量的计算公式是Q=cm△t，故据比热容的关系分析判断即可得出铜块和铝块的温度关系。【答案】BC【解析】A、比热容是物质本身的一种属性，即物质确定后，其比热容一般是不变的，故该选项错误；B、将铜块的质量减小，其质量变了，但其比热容不变，故该选项正确；C、由于铝的比热容大于铜的比热容，故据公式Q=cm△t知，当质量相等的铝块和铜块，吸收相同的热量，铜块升高的温度多，故该选项正确；D、由于铝的比热容大于铜的比热容，故据公式Q=cm△t知，当质量和初温都相等的铜和铝，放出相等热量后铝块温度下降的慢，铜块温度下降的快，即最终铝块的温度要高，故热传递的方向是从铝块传向铜块，故该选项错误；故选BC。【总结升华】知道比热容是物质本身的一种熟悉，并能运用公式Q=cm△t进行定性的分析是解决该题的关键。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