12.3研究物质的比热容

12.3 研究物质的比热容

一、探究物质的吸、放热性能

1、对于同一种物质，物体吸收或者放出的热量与物体的 有关，与物体升高或者降低的 有关。

2、不同的物质，在质量相等，温度升高相同时，吸收或者放出的热量是 的。

二、比热容

1、定义：单位质量的某种物质温度升高(或者降低)1℃吸收(或者放出)的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。用符号c表示比热容。

2、单位：在国际单位制中，比热容的单位是 ，读作 。 3、说明：

(1)比热容是物质的一种 ，只与物质的种类、状态有关。 (2)同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。 (3)同一种物质的状态改变了，比热容随之改变。如水变成冰。 (4)不同物质的比热容一般不同。 4、物理意义

(1)比热容是通过比较单位质量的某种物质温度升高1℃时吸收的热量，用来表示各种物质的不同性质。 (2)水的比热容是 ，物理意义是： 5、比热容的大小

比热容大：吸热本领强，温度难改变； 比热容小：吸热本领弱，温度易改变。 6、比热容表

(1)比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。

(2)从比热表中还可以看出，各物质中，水的比热容最大。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响，很大。

在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温度升高的慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之(3)水比热容大的特点，在生产、生活中也经常利用。

7、热量的计算： 注意：物体温度升高到(或降低到)与温度升高了(或降低了)的意义是不相同的。

比如：水温度从lO℃升高到30℃，温度的变化量是Δt= =30℃-lO℃=2O℃，物体温度升高了20℃，温度的变化量Δt =20℃。

典型例题：

一、填空题

1、砂石的比热容为0.92×10J/(kg·℃)读作 。若某个铜球的比热容为0.39×10J/(kg·℃)，则半个铜球的比热容为____________。

2、水的比热比较大，泥土和砂石的比热_____，在同样受热或冷却的情况下，水温变化比泥土、砂石的温度变化____。

3、一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是 J，这是用 的方式增加了水的内能．

4、将质量初温相同的铝、铜、铁三个球，浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度_________。从沸水中吸热最多的是________球，吸热最少的是________球。（已知C铝>C铁>C铜） 5、下表提供的信息中，得出几个结论，你知道是那几个结论吗？写出3个。

①

②

③

6、如图15-5甲是用水来冷却热牛奶的示意图。图乙是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像，图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是 ；，(填写I或Ⅱ)图中A点的物理意义是 。若水的质量为1．5kg，在这个过程中水吸收的热量是 ．

3

3

甲 图15-5

7、宿迁境内的洪泽湖在盛夏季节，对周围地区气温起着很好的调节作用，这主要是因为洪泽湖的水面大，水量多。更重要的是因为水的 比陆地大，太阳晒后水的 变化比陆地小

二、选择题

１、下列说法正确的是( )．

A、一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一 B、吸收热量多的物质，比热容一定大

C、高温物体放出热量一定多

D、质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度

2、在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为( )

A、水的透明度高，容易吸收太阳能 B、水的比热容比沙石的比热容大 C、水在蒸发时有致冷作用 D、水的对流性能好 3、下列有关比热的说法中正确的是（ ）

A、比热是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热 B、在释放相同热量的条件下，比热小的物体温度降低得多 C、水和冰是同一种物质构成，因此比热相同 D、将一物体分成两半，其比热也必减半

4、下列各种情况下比热会发生变化的是（ ） A、一杯水倒去一半 B、水凝结成冰

C、一块铁加工成铁屑 D、15℃的水变成45℃的水

6、下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是( ) A．体积相同的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同

B．质量相等的两块钢温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同 C．体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同 D．质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

7、在各种液体中，通常用水作冷却剂，这是因为（ ）

时间/min

A．水具有较大的密度 B．水的性质很稳定 C．水具有较大的比热 D．水的凝固点较低 8、质量相等、初温相同的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图线如图15-6所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是（ ）

A．a的比热大，是水 C．b的比热大，是水

B．a的比热大，是酒精

D．b的比热大，是酒精

9、冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（ ） A．水比较便宜 B．水的密度小 C．水的比热大 D．水的沸点高 10、甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（ ） A．9∶2

B．2∶9

C．1∶2

D．2∶1

10、水的比热较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（ ）

A．让流动的热水流过散热器取暖 B．汽车发动机用循环水冷却

C．冬季，晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗 D．在较大的河流上建水电站，用水发电 11、温度相同的铝块甲和铁块乙，m甲＝m乙，将它们分别加热，使其吸收相同的热量后接触，此时（ ） A、温度从甲传向乙 B、内能从甲传向乙

C、内能从乙传向甲 D、甲、乙间不发生热传递思路

12、质量为5 kg的冷水和质量2 kg的热水混合后，其共同温度是40℃，则冷水和热水的初温可能是（ ）

A、10℃，52℃ B、20℃，50℃ C、20℃，90℃ D、30℃，70℃

三、计算题

1、太阳能热水器内盛有25C的水20kg，在阳光照射下水温升高到55C，试计算这些水吸收了多少热量（C

水

O

O

=4.2×10J/(kg.C））

3O

2、一锅炉每天把3 t的水加热到100℃，需要吸收的热为1.008×10J的热，求：原来水的初温为多少℃？

9

3、太阳能热水器（如图14）具有安全、节能、经济和环保等优点。请问：（1）太阳能热水器在工作时其能量如何转化？（2）若该热水器的水箱内装有160kg水，经阳光照射后，水温由20℃升高到70

℃，水吸收的热量是多少焦？[水的比热容是4.2×10J/（kg·℃）]

3

4、完全燃烧2.1Kg酒精（热值q=3×10J/Kg）放出多少热量？若这些热量有50%被500Kg的水吸收，可使水的温度上升多少？（水的比热容为4.2×10J/（Kg·℃））

3

7

5、简易太阳能热水器的受光面积1 .4m ,内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m面积上的热量是8×10J,如果60％的热量被水吸收,问:20℃的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？（水的比热容是4.2×10J/(kg·℃)）

3

224

6、每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤（热值为2.4×10J/kg），使50kg、20℃的水温度升高到80℃。求：1）水需要吸收的热量。

7

（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤。

7、 把质量为4 kg的冷水与3 kg、80℃的热水混合后的温度为40℃，若不计热量损失，求冷水的温度是多少？

四、探究题

1、为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：

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，实验时让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水温随时间变化的情况。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 m1=100g

表二 m2=200g

(1)

分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是__________（相同/不同）的。 (2) 分析比较表一和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列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是 。

（4）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是 2、小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。同样的太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？小明想：是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？于是他从海边取了一些沙子和海水带回家进行探究。小明在两个相同玻璃杯中分别装上相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。记录的数据如下所示。

（1）小明探究的物理问题是什么？

（2）小明根据收集到的数据在方格纸上已经画出了海水的温度随时间变化的图像，如下图所示。请你在同一方格纸上画出沙子的温度随时间变化的图像。

（3）分析小明探究中收集到的数据或根据数据画出的两个图像，你能得出什么探究结论？

（4）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”。请你用简略的语言从日常生活或自然中举一个类似的现象。

一、填空题

1．对于同一种物质，物体吸收的热量与物体的 质量 有关，与物体升高

的 温度 有关。不同的物质，在质量相等，温度升高相同时，吸收的热量是 不同 的。 单位质量某种物质温度升高10叫做这种物质的比热容，比热容用符

号 C 表示，它的单位是 J/(Kg0。比热容是物质的一种都有自己的 比热容 。砂石的比热容为0.92×103J/(kg·℃)读作3焦耳每千克摄氏度 。若某个铜球的比热容为0.39×103J/(kg·℃)，则半个铜球的比热容为3。

2．水的比热比较大，泥土和砂石的比热，在同样受热或冷却的情况下，水温变化比泥土、砂石的温度变化___小__。

3．一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的

7

热量是 1.008×10 J，这是用 热传递 的方式增加了水的内能．

４．将质量初温相同的铝、铜、铁三个球，浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度 相同 。从沸水中吸热最多的是 铝 球，吸热最少的是 铜 球。（已知C铝>C铁>C铜）

3个。

①不同的物质比热容不同 ②水的比热容最大 ③一般情况下，金属的比热容比较小。

５．如图15-5甲是用水来冷却热牛奶的示意图。图乙是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像，图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是 I ；，(填写I或Ⅱ)图中A点的物理意义是 牛奶和水混合温度 。若水的质量为1．5kg，在这个过程中水吸收的热量是 5.04×104

甲 图15-5 乙 二．选择题

１．下列说法正确的是( D )．

A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一B．吸收热量多的物质，比热容一定大 C．高温物体放出热量一定多D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度

２．在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为( B )．

A．水的透明度高，容易吸收太阳能 B．水的比热容比沙石的比热容大 C．水在蒸发时有致冷作用 D．水的对流性能好

３．下列有关比热的说法中正确的是（ A ） A．比热是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热 B．在释放相同热量的条件下，比热小的物体温度降低得多 C．水和冰是同一种物质构成，因此比热相同 D．将一物体分成两半，其比热也必减半

４．下列各种情况下比热会发生变化的是（ B ）

A．一杯水倒去一半 B．水凝结成冰C．一块铁加工成铁屑 D．15℃的水变成45℃的水

５．下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的 是( D )

A．体积相同的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同

B．质量相等的两块钢温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同 C．体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同 D．质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

６．在各种液体中，通常用水作冷却剂，这是因为（ C ）

15-6 A．水具有较大的密度 B．水的性质很稳定 C．水具有较大的比热容

图 D．水

的凝固点较低

７．质量相等、初温相同的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图线如图15-6所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是（ C ） A．a的比热大，是水 B．a的比热大，是酒精 C．b的比热大，是水 D．b的比热大，是酒精

８．冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（ C ） A．水比较便宜 B．水的密度小 C．水的比热容大 D．水的沸点高

９．甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物

体的质量之比为（ A ） A．9∶2 B．2∶9 C．1∶2 D．2∶1 10．水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（ D ）

A．让流动的热水流过散热器取暖 B．汽车发动机用循环水冷却

C．冬季，晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗 D．在较大的河流上建水电站，用水发电

三．计算题

OO

１．太阳能热水器内盛有25C的水20kg，在阳光照射下水温升高到55C，试计算这些水吸收了多少

3O

热量？（C水=4.2×10J/(kg.C)

3OOO6

解：Q＝cm(t－t０)＝4.2×10J/(kg.C×20kg×(55C－25C)＝２．52×10J

9

２．一锅炉每天把3 t的水加热到100℃，需要吸收的热为1.008×10J的热，求：（1）、原来水的初温为多小℃？

Q1.008109J解：t800c 30

cm4.210J/Kgc

t0＝100℃－80℃＝20℃

四．探究题

１．为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：

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，实验时让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水温随时间变化的情况。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。） 1． 分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是 不同 （相同/不同）的。

2． 分析比较表一和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量与降低的温度成正比。

3． 分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是温度时，水质量越大放出热量越多 。

4． 进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是__水降低温度的比值是个定值。

例1 温度相同的铝块甲和铁块乙，m甲＝m乙，将它们分别加热，使其吸收相同的热量后接触，此时（ ） A、温度从甲传向乙 B、内能从甲传向乙C、内能从乙传向甲 D、甲、乙间不发生热传递思路解析 在热传递时，传递的是能量而不是温度，故A不正确。由于能量是从高温物体传向低温物体，所以此题的解题关键是判断甲、乙两物体吸收热量后温度的高低。

由Q甲＝c甲m甲（t甲－t0甲）， Q乙＝c乙m乙（t乙－t0乙），因它们吸收相同的热量，有Q甲＝Q乙，又m甲＝m乙，所以c甲（t甲－t0甲）＝c乙（t乙－t0乙），因为c甲＞c乙，t0甲＝t0乙，所以t甲＜t乙，故内能从乙传向甲正确解答 C误点警示 知识补充：（1）内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。（2）热传递的本质是内能的转移。

知识点2 比热容的意义比热容是物质的特性之一，由物质本身和物质所处的状态决定，对处于某一定状态下的物质来说，其比热容是一定的，跟物质的质量和体积的大小、温度的高低、吸收（或放出）热量的多少无关。

例2 把两个质量相等的20℃的铜球，分别放进质量相等的、温度均为50℃的水和煤油中，达到热平衡后，水和煤油的温度相比哪个低？

思路解析 本题是关于热平衡现象的问题。可以利用热平衡方程，以及公式Q＝cm△t来解。 正确解答 设水的质量为m1，比热为c1，水的初温为t01＝50℃，热平衡后温度为t末1；又设煤油质量m2 （m1＝m2），比热为c2，煤油的初温为t02＝50℃，热平衡后温度为t末2；铜的质量为m3，比热为c3，铜球的初温为t03＝20℃，铜在水中热平衡后温度为t末3＝t末1；铜在煤油中热平衡后的温度为t′末3＝t末2.铜球放在水中的情况下，根据热平衡方程，有Q铜吸＝Q水放，即c3m3 （t末1－t03）＝c1m1 （t01－t末1） ①铜在煤油中时，同理可得c3m3 （t末2－t03）＝c2m2 （t02－t末2） ②由①/②得 .又m1＝m2，化简上式得 .因为c1＞c2，所以 .所以（t末1－t03）（t02－t末2）＞（t01－t末1）（t末2－t03）。

两边展开，代入已知条件，合并同类项，得30t末1＞30t末2，所以t末1＞t末2.所以达到热平衡后煤油的温度低些。

误点警示 此题中的热平衡是指不计热损失的情况下。

知识点3 水的比热容水的比热容为4.2×103 J/（kg.℃）。水的比热容比较大，在工、农业生产和日常生活中有广泛的应用，其应用主要有两方面：一是用水来做制冷剂或取暖；二是调节气候。

例3 宿迁境内的洪泽湖在盛夏季节，对周围地区气温起着很好的调节作用，这主要是因为洪泽湖的水面大，水量多。更重要的是因为水的 比陆地大，太阳晒后水的 变化比陆地小。 思路解析 从小的比热比干泥土的比热大3倍多去理解、分析。

正确解答 根据公式 ，可知当比热较大的水在吸收或放出与陆地相当的热量时，温度的变化较小。所以，本题答案为：比热 温度。

误点警示 公式Q＝cm△t，体现了各种物质吸收或放出热量与物质的比热、物质的质量以及温度变化之间的关系。

知识点4 热量的计算吸热计算式：Q吸＝cm（t－t0） 放热计算式：Q放＝cm（t0－t）

其中Q为热量，单位是J；c为物质的比热容，单位J/（kg.℃）；m为物体质量，单位为kg；t0为物体初始温度，t为物体末温，单位为℃。

「注意」应用计算式进行计算时，代入的数据一定要连同单位一起代入，且单位要统一。

例4 质量为5 kg的冷水和质量2 kg的热水混合后，其共同温度是40℃，则冷水和热水的初温可能是（ ）

A、10℃，52℃ B、20℃，50℃C、20℃，90℃ D、30℃，70℃思路解析 根据题意可知cm冷（t末 －t冷初）＝cm热（t热初－t末），即5（40℃－t冷却）＝2（t热初－40℃）展开，合并可得5t冷初＋2t热初＝280℃此式为二元一次方程，应有无数组解，但题中只给了四个选项。 当t冷初＝20℃，t热初＝90℃时，满足上述二元一次方程。

正确解答 选C.误点警示 解好本题除了要掌握好所学的物理知识，还要应用好有关的数学知识。 例5 把质量为4 kg的冷水与3 kg、80℃的热水混合后的温度为40℃，若不计热量损失，求冷水的温度是多少？

命题意图 本题考查了能量守恒定律在热传递过程中的应用。

题型特点 本题是理想状况下的热传递，解题时的关键是明确热传递过程中热水放出的热量与冷水吸收的热量相等。且本题涉及的物理量较多，因此解题时应注意加脚标以示区别。

分析解答 热水与冷水混合会发生热传递，直到二者温度相同时为止。若不计热量损失，根据能量守恒定律，热水放出的热量等于冷水吸收的热量。下面以两种解法示例。

解法一：分步计算法：由题意得，热水放出的热量为Q放＝cm1（t1－t）＝4.2×103 J/（kg.℃）×3 kg×（80℃－40℃）＝5.04×105 J，冷水吸收的热量为Q放＝Q吸＝5.04×105 J由于Q吸＝cm2 （t－t2），变换得冷水的温度

解法二：综合法：由题意得Q放＝Q吸，展开得cm1 （t1－t）＝cm2 （t－t2） 所以冷水的温度为

课堂小结比热容的定义比热容表示的物理意义，物质的比热容物质的比热容 比热容的单位水的比热容及其应用热量的计算同步练习一、填空题1、质量为200g的某金属，温度从100℃降到20℃，共放出7360J的热量，则此金属的比热容是 。由几种物质的比热容表可以知道，此金属可能是