13.3 比热容（解析版）

第十三章 内能 第3 节 比热容 1 了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 2 通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。 3 尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。 4 会进行简单的吸热放热计算。 一、比热容： 1 定义：单位质量的某种物质，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。 2 符号：； 3 公式： 4 单位：焦每千克摄氏度；单位符号：/(kg·℃)； 5 物理意义：物体吸热或放热能力；（物体比热容越大，吸热能力 越强 ） （1）水的比热容是水＝42×103/(kg·℃)； （2）物理意义为： 1kg 的水，温度升高（或降低） 1℃ ，吸收（或放出）的热量为 42×10 3 。 6 说明： （1）比热容是物质的一种特性，比热容的大小与物体的种类 、 状态 有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放 热、形状等无关。 （2）水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为 水的比热容大 。 （3）比较比热容的方法： ①质量相同，升高温度相同，比较吸收热量多少（加热时间）：吸收热量多，比热容大。 ②质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度：温度升高慢（低），比热容大。 学习目标 1 预习导学 02 二、热量计算： 1 热量的计算公式：Q ＝ m△t ①温度升高时用：Q 吸＝m（t－t0） ②温度降低时用：Q 放＝m（t0－t） ③只给出温度变化量时用：Q＝m△t Q：热量——焦耳（）； ：比热容——焦耳每千克摄氏度（/(kg·℃)） m：质量——千克（kg）； t：末温——摄氏度（℃）； t0：初温——摄氏度（℃） 知识点一：比热容 【探究重点】一、比热容 1、定义：一定质量的某种物质,在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的 温度乘积之比。 2、比热容用表示，单位：焦/（千克•摄氏度），符号：/（kg·℃）。 3、物理意义：表示物体吸热或放热能力的强弱。 4、水的比热容为42× /(kg·℃)，它表示的物理意义是：1kg 的水温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的 热量为42× 。 5、比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等 无关。 【例题精讲】（2023•连云港）沿海地区的昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠）的昼夜温差较大，这主要是 因为（ ） ．水的内能多，沙石的内能少 B．水的导热性好，沙石的导热性差 ．水的比热容大，沙石的比热容小 D．水吸收的热量多，沙石吸收的热量少 【答】 【思路点拨】因为沙子的比热容比水的小，白天，相同质量的不同物质，吸收相同的热量后，比热容小的温度 升高的多；夜晚，相同质量的不同物质放出相同的热量后，比热容小的温度下降的多，气温较低，据此回答产 探究提升 03 生这种气候的原因。 【解析】因为沙子的比热容较小、水的比热容较大，白天，吸收热量后，沙子的温度升高的多，气温较高；夜 晚，放出热量后，沙子的温度下降的多，气温较低；所以沿海地区昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠） 的昼夜温差较大。 故选：。 【点评】本题是“比热容知识”的一个应用，我们要学会使用所学物理知识来解释我们生活中的有关现象。 【巩固训练】（2023•苏州）在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”，当出现如图所示风向时，通 常（ ） ．发生在白天，且陆地温度较高 B．发生在白天，且海水温度较高 ．发生在夜晚，且陆地温度较高 D．发生在夜晚，且海水温度较高 【答】D 【解析】水的比热容比泥土、沙石的大，白天太阳照射时，水面温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空气上升， 冷空气补充，风从海面吹向陆地，形成海风；晚上，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升， 风从陆地吹向海面，形成陆风，由图可知，此时地面附近的空气从陆地吹向海洋，形成陆风，故出现如图所示风 向时，通常发生在夜晚，且海水温度较高。故选：D。 知识点二：、热量的计算 【探究重点】 1、公式： ，其中 为“温度的变化量”。 2、热平衡方程：发生热传递时，若不计热量损失，则有 。 【例题精讲】（2023•恩施州）冬季，某供热系统中有10kg 水，当温度降低1℃时，可给房间放热（ ） ．42×102 B．42×103 ．42×104 D．以上都不对 【答】 【思路点拨】已知水的比热容、质量和降低的温度，利用Q＝mΔt 计算水放出的热量。 【解析】10kg 水温度降低1℃时，水放出的热量为Q＝mΔt＝42×103/（kg•℃）×10kg×1℃＝42×104，故正确、BD 错误。故选：。 【点评】本题考查热量公式的运用，难度不大。 【巩固训练】（2023•眉山）日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的 大。在标准大气 压下，质量为5kg 水温度从30℃升高20℃，吸收热量 。[水＝42×103/（kg•℃）] 【答】比热容；42×105。 【解析】日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的比热容大，相同质量的水和其它物质相比，升 高相同的温度，水吸收的热量较多；（2）水吸收的热量：Q 吸＝水mΔt＝42×103/（kg•℃）×5kg×20℃＝42×105。 故答为：比热容；42×105。 1．（2023•乾安县三模）质量相等的铜块和铁块（铜＜铁）吸收了相等的热量后相互接触，则（ ） ．会发生热传递，热由铜块传给铁块 B．会发生热传递，热由铁块传给铜块 ．不会发生热传递 D．条件不足，无法判断 【答】D 【解析】 Q 吸＝mΔt，铜块和铁块质量相同，吸收的热量相同，比热容大的物体，升高的温度少；铁＞铜，铁块升高的温 度少，∵铜块和铁块初温大小不知，铁块和铜块的末温不能确定，二者接触，不能确定热传递方向。故选：D。 2．（2023•单县三模）利用如图甲所示，使用相同规格的电加热器和烧杯分别对水和食用油加热，得到温度随时 间变化的图象如图乙所示，水的比热容水＝42×103/ （kg•℃），下列说法正确的是（ ） 强化训练 040 ．要完成实验探究，应在两个相同的烧杯中加入体积和初温均相同的水和食用油 B．利用图乙中图像的数据，可计算出食用油的比热容为28×103/（kg•℃） ．比较第2m 和第3m 的吸热情况，在第2m 时吸收的热量比b 多 D．吸热能力较强的是，是水，它更适合作冷却剂 【答】B 【解析】、根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，故应在两个相同的烧杯中加入质 量（水和食用油密度不同，根据m＝ρV，体积相同的水和食用油质量不同）和初温均相同的水和食用油，故错 误； BD、根据转换法，使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少。根据图乙可知，升高20℃，、b 的 加热时间分别为2m 和3m（、b 吸热之比为2：3），根据比较吸热能力的方法，b 的吸热能力强，b 为水，它更 适合作冷却剂；根据Q＝mΔt 可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，水的比热容为 42×103/（kg•℃），可得食用油的比热容为： ＝ ×42×103/（kg•℃）＝28×103/（kg•℃）； 故B 正确；D 错误； 、根据转换法，2m 时吸收的热量与b 一样多，故错误。故选：B。 3．（2023•连平县二模）图中美食的烹饪过程包含的物理知识，正确的是（ ） ．煎：煎锅一般用铁制造，利用铁的比热容大 B．炒：通过做功的方式使牛肉和河粉的内能增加 ．蒸：通过热传递，使鲈鱼蒸熟 D．拌：搅拌盐等配料，能加快分子的热运动 【答】 【解析】、煎锅一般用铁制造，因为铁的导热性好，故错误； B、炒菜通过热传递的方式使牛肉和河粉的内能增加，故B 错误； 、通过热传递，使鲈鱼蒸熟，故正确； D、搅拌盐等配料，不能加快分子的热运动，故D 错误。故选：。 4．（2023•兴庆区校级一模）下列关于比热容说法正确的是（ ） ．比热容是物质本身的性质，与质量、吸收或放出的热量均无关 B．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 ．物体的质量越大，它的比热容越大 D．比热容的单位是/kg 【答】 【解析】B、比热容是物质本身的一种特性，跟物体质量、吸收或放出热量的多少无关，故B 错误，正确； D、比热容的单位是/（kg•℃），故D 错误。故选：。 5．（2023•南通一模）下列图中箭头表示空气流动的方向。炎热晴朗的夏夜，我市老坝港海边的陆地与海面之间 空气循环流动的示意图表示正确的是（ ） ． B． ． D． 【答】B 【解析】水的比热容比泥土、沙石的比热容大，晚上，气温下降时，海水的温度下降得慢、陆地的温度下降得 快，则大海上方的温度高一些，热空气上升，而陆地上方的温度低一些，冷空气会下降，所以风从陆地吹向海 面，故B 正确。 故选：B。 6．（2022 秋•鲁甸县期末）如图所示，这是探究“物质吸热能力大小”的实验装置、某时刻温度计的示数及根据 实验数据绘制的温度随加热时间变化的关系图像。（水和沙子质量相等）下列说法正确的是（ ） ．图甲中，组装实验装置时应按自上而下的顺序组装 B．图甲中，未点燃酒精灯加热前水和沙子的内能为零 ．图乙中，温度计的示数为41℃ D．图丙中，由图像可知，沙子比水的吸热能力弱 【答】D 【解析】、要用酒精的外焰加热，故甲中，组装实验装置时应按自下而上的顺序组装，故错误； B、一切物体在任何温度下都有内能，加热前水和沙子的内能不为零，故B 错误； 、图乙中，温度计的分度值为1℃，示数为39℃，故错误； D、根据图丙可知，加热相同的时间，质量相同的水和沙子，水升温慢，沙子比水的吸热能力弱，故D 正确。 故选：D。 7．（2023•茶陵县模拟）育部发布了《义务劳动育课程标准（2022 年版）》，其中根据不同学段制定了“整理与 收纳”“家庭清洁、烹饪、家居美化等日常生活劳动”等学段目标，于2022 年秋季学期开始执行。下列关于厨 房中的物理知识说法正确的是（ ） ．炒菜是通过做功的方式改变菜的内能的 B．煲汤时，汤沸腾以后继续加热，汤的温度升高 ．饭菜做熟后香味飘满整个厨房，这是因为分子在不停地做无规则运动 D．用相同的热源给质量相同的水和油加热，油升温快是因为油的比热容较大 【答】 【解析】．炒菜时，菜会从温度高的锅上吸收热量，这是通过热传递的方式来改变菜的内能，故错误； B．把汤汁加热至沸腾后，继续加热，根据液体沸腾时温度的特点，汤汁的温度不变，故B 错误； ．饭菜做熟后香味飘满整个厨房，是扩散现象，说明分子都在不停地做无规则运动，故正确； D．质量相同的水和油，用相同的热源加热相同的时间，吸收的热量相同，油吸热升温较快，是因为油的比热 容小，故D 错误。故选：。 8．（2023•古浪县校级模拟）用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热（不计热量损失），如图 是甲和乙的温度随时间变化的图象，下列说法正确的是（ ） ．甲的比热容与乙的比热容之比为2：3 B．甲的比热容与乙的比热容之比为1：2 ．甲和乙都加热10 分钟，甲吸收热量比乙吸收热量多 D．甲和乙升高相同的温度，甲吸收热量较多 【答】B 【解析】（1）由图象可知，吸收热量相同时（即加热时间相同），甲的温度变化为Δt 甲＝40℃，乙的温度变 化为Δt 乙＝20℃， 由Q 吸＝mΔt 得＝ ，因Q 吸、m 均相同，则甲：乙＝Δt 乙：Δt 甲＝20℃：40℃＝1：2，故错误、B 正确。 （2）用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热时，在相同的时间10m 内电热器产生的热量相 等，不计热量损失，则甲、乙吸收的热量相等，故错误； （3）由图象可知，甲、乙升高相同的温度，加热乙的时间长，则乙吸收的热量多，故D 错误。 故选：B。 9．（2023•庐阳区校级三模）餐饮行业的燃料常用植物油燃料，它有明火点不燃、无异味、无黑烟积碳等优点， 热值为504×107/kg，至少完全燃烧 kg 的植物油燃料可以将100kg 的水升温60℃。[水＝42×103/（kg•℃）] 【答】05。 【解析】水吸收的热量： Q 吸＝水mΔt＝42×103/（kg•℃）×100kg×60℃＝252×107； 由Q 放＝mq 得完全燃烧植物油燃料的最小质量为： m＝ ＝ ＝ ＝05kg。 故答为：05。 10．（2023•浑南区三模）育部发布了《义务劳动育课程标准（2022 年版）》，家庭清洁、烹饪等9 月起纳入学段 目标。炒菜是通过 的方式改变菜的内能的，向锅中分别加入同样多的水和油，加热时发现油升温快，这是 因为 较小。 【答】热传递；比热容。 【解析】炒菜时，菜会从温度高的锅上吸收热量，这是通过热传递的方式来改变菜的内能；质量相同的水和油， 用相同的热源加热相同的时间，吸收的热量相同，油吸热升温较快，是因为油的比热容小。 故答为：热传递；比热容。 11．（2023•启东市二模）为探究固体熔化时的温度变化规律，小圆在绝热容器内装入1kg 某固体物质，其温度为 ﹣15℃。把一个发热功率恒定的电加热器放入容器内的固体物质中，接通电源开始加热并计时。加热器在5m 内放出的热量为8×103，由实验数据可得如图示的图线。 （1）在10～20m，容器内物质的分子动能 ，内能 （均填“变大”、“不变”或“变小”）； （2）由图像可知，该物质是 （填“晶体”或“非晶体”）； （3）该物质液态时的比热容是 /（kg•℃）。 【答】（1）不变；变大；（2）晶体；（3）32×103。 【解析】（1）由图像可知在10 20m ﹣ ，容器内物质温度不变，所以该物质分子动能不变；这段时间内，该物质 吸收热量，内能变大； （2）由图像可知该物质在一段时间内吸收热量温度保持不变，所以该物质是晶体； （3）由图像可知该物质在液态时的温度由﹣5℃加热到0℃需要加热的时间为30m 20m ﹣ ＝10m， 由于在绝热容器内加热，则该物质吸收的热量Q 吸＝Q 放＝ ×8×103＝16×104， 物质液态时的比热容是：＝ ＝ ＝32×103/（kg•℃）。 故答为：（1）不变；变大；（2）晶体；（3）32×103。 12．（2023•徐州三模）在“探究水和食用油吸热升温现象”的实验中，小明猜想物体温度升高吸收热量的多少可 能与质量和物质的种类有关，为了验证猜想，同组的同学经过讨论，制定了两个方： ：让研究对象升高相同的温度，然后比较它们吸收热量的多少。 b：让研究对象吸收相同的热量，然后比较它们升高温度的高低。 （1）实验室准备了两个规格相同的电加热器、两支温度计、烧杯、秒表、适量的水和食用油，为了完成实验， 还需要的测量工具是 。 （2）两方中水和食用油吸热多少是通过 来反映的。 （3）根据实验数据，在图中画出食用油和水的温度随时间变化的图像。 加热时间/m 0 1 2 3 4 温度/℃ 食用油 20 25 29 34 38 水 20 21 22 23 24 （4）思路点拨图像可知，对于质量相等的食用油和水，若使两者升高相同的温度，则 吸收的热量较多。 【答】（1）天平；（2）加热时间；（3） ；（4）水。 【解析】（1）根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的吸热能力相同，实验室准备了两个规格相 同的电加热器、两支温度计、烧杯、秒表、适量的水和食用油，为了完成实验，还需要的测量工具是天平。 （2）根据转换法，两方中水和食用油吸热多少是通过加热时间来反映的； （3）根据实验数据，在图中找出对应的点连线，如下所示：（黑线表示食用油的温度随时间变化的图像；红线 表示水的温度随时间变化的图像） （4）思路点拨图像可知，对于质量相等的食用油和水，若使两者升高相同的温度，水加热时间长，则水吸收的 热量较多。 故答为：（1）天平；（2）加热时间；（3） ；（4）水。 四．计算题（共2 小题） 13．（2023•西青区一模）某太阳能热水器装有100kg，20℃的冷水，经过一天，水温升高到60℃，若用效率为 20%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要2kg 的燃气。求： （1）水吸收的热量； （2）燃气的热值。[水的比热容为42×103/（kg•℃）] 【答】见试题解析内容 【解析】 （1）水吸收的热量： Q 吸＝m 水Δt ＝42×103/（kg•℃）×100kg×（60 20 ℃ ℃ ﹣ ） ＝168×107； （2）由η＝ ＝20%得燃气完全燃烧放出的热量： Q 放＝ ＝ ＝84×107； 由Q 放＝m 燃气q 得燃气的热值： q＝ ＝ ＝42×107/kg。 答：（1）水吸收的热量为168×107； （2）燃气的热值为42×107/kg。 14．（2023•天宁区校级一模）如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收70×106的太阳能，若 热水器吸收8 的太阳能，可以使质量为100kg 的水温度升高50℃。已知水的比热容水＝42×103/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率。 【答】（1）水吸收的热量为21×107；（2）该太阳能热水器的效率为375%。 【解析】（1）水吸收的热量：Q 吸＝水mΔt＝42×103/（kg•℃）×100kg×50℃＝21×107； （2）热水器吸收8 太阳的太阳能：E＝8×70×106/＝56×107， 该太阳能热水器的效率：η＝ ＝ ＝375%。 答：（1）水吸收的热量为21×107； （2）该太阳能热水器的效率为375%。 1．（2023•福建）城市中修建人工湖和湿地公，可以调节气温，这主要是利用水的（ ） ．密度较大 B．沸点较高 ．比热容大 D．流动性好 【答】 【解析】人工湖和湿地公能调节气温，是因为水的比热容比较大，由Q＝mΔt 可知在质量和吸收（或放出）的热量 相同时，水升高（或降低）的温度少，使得周围的温度变化不明显，所以会起到调节气温的作用；调节气温与沸 点、密度、流动性等没有关系，故只有选项正确。故选：。 2．（2023•兰州）为了比较、B 两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g 和400g 的、 B 两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法中正确的 是（ ） ．、B 两液体在0～8m 内吸收的热量之比为2：1 B．、B 两液体的比热容之比为1：2 ．B 液体的吸热能力比液体的强 D．液体比B 液体更适合作发动机的冷却液 【答】D 【解析】、用相同的加热器加热，在相同时间内，加热器放出的热量是相同的，则两种液体吸收的热量是相同的， 所以在0～8m 内，、B 两液体吸收的热量是相同的，故其吸收的热量之比为1：1，故错误； B、由图像可知，在0～8m 内，液体温度升高了Δt＝40 20 ℃ ℃ ﹣ ＝20℃，B 液体温度升高了ΔtB＝30 20 ℃ ℃ ﹣ ＝ 10℃，根据＝ 可得，、B 两液体的比热