13.3 比热容（考点解读）（原卷版）

133 比热容（考点解读）（原卷版） 1、比热容的概念及其应用 （1）单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。 比热容是通过比较单位质量的某种物质升温1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性 质。 （2）比热容的单位：在国际单位制中，比热容的单位是/ （ kg•℃ ） ，读作焦每千克摄氏 度。 （3）水的比热容是42×103/（kg•℃）；它的物理意义是1 千克水，温度升高或者降低 1℃，吸收或者放出的热量是42×103焦耳。 （4）比热容解释简单的自然现象：如为什么海水与沙子在同一时刻的温度不一样？ 因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热比沙 子的比热大，所以海水升温比沙子升温慢；没有日照时，海水降温比沙子降温慢。 2、水的比热容的特点及应用 （1）水的比热容较大，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，这个应用主要考虑两 个 方面： ①由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变 化不多，有利于调节气候；夏天，太阳光照射到海面上，海水的温度在升高过程中吸收大 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，使沿海气温不至于降得太低，所以住在海边的人们又不觉得特别冷。 ②一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取 暖； 作冷却剂时，是让水吸收带走更多的热量；用来取暖时，是让水放出更多热量供给人们， 另 一方面。 3、热量的计算 （1）物体的温度升高时吸收热量为：Q 吸=m（t-t0）；降低时放出的热量为：Q 放=m （t0-t）； 其中——物体的比热容——单位/ （ kg•℃ ） ； m——物体的质量——单位kg； t0——物体原来的温度℃； t——物体后来的温度℃。 若用△ t 表示物体变化的温度 （升高或降低的温度），物体温度升高过程吸收的热量或物体 温度降低过程放出的热量可以统一写为：Q=m△t； 公式可以变形为 、 、 。 （2）应用热量公式解题应注意的几个问题： ①质量的单位要用千克； ②注意识别和恰当地使用有关“温度变化”的用词，一定要分清初温、末温，升高了、升 高到（或降低了、降低到）的温度含义，要根据题意作出正确的判断； ③应用热量公式的条件是物质的状态不能改变，若不考虑这个因素，计算结果就会出现错 误 （3）这两个公式解题的一般步骤是：①根据题意是吸热还是放热找出相应的公式；②明 确要求的物理量；③根据所给已知条件求解． （4）在使用热量公式进行计算时，首先各物理量的单位必须统一用国际单位，如温度t 的 单位用℃，质量m 的单位用kg，比热容的单位用/（kg•℃），热量的单位用；其次，对 有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱套，注意分清“升高”“升高了”“降低”“降 低了”对应的都是温度的改变量△t，而不是温度t；而“升高到”“降低到”对应的才是 物体的末温t。 4、热平衡的应用 （1）热平衡：在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量Q 放等于低温 物体吸收的热量Q 吸，即Q 放=Q 吸，把这个关系叫热平衡方程； （2）热平衡方程式：两个温度不同的物体放在一起，高温物体放出热量，低温物体吸收 热量，当两个物体温度达到相同时，如果没有热量损失，则有Q 吸=Q 放，称为热平衡方程， 在热量计算题中，常采用此等式。 ※注意此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和 功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态； ①系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程； ②而系统吸热则是由于温度升高，熔解及汽化过程而引起的。 5、探究比热容的实验 （1）实验目的：探究不同物质吸热（比热容）情况； （2）实验方法：控制变量法、转换法； （3）实验器材：2 个相同的酒精灯、烧杯、水、食用油、温度计支、铁架台个、石棉、火 柴、停表； （4）实验步骤：:步骤①在两个铁架台的底座上各放一个规格相同的酒精灯，调好铁圈的 高度，将石棉放在铁圈上； 步骤②将盛有等质量的水和食用油的烧杯分别放在石棉上； 步骤③将两支温度计分别挂在铁架台的支架上，并将玻璃泡全部浸入液体中，读出此时水 和食用油的初温度，填入表中； 步骤④点燃酒精灯，同时对水和食用油加热，加热时间均为6 分钟，停止加热前分别读出 水和食用油的末温度, 填入表中； 步骤⑤整理实验器材。 （5）实验结论：质量相同的水和食用油吸收相同的热量,食用油的温度升高的较大。 （6）实验分析：判断水与食用油的吸热本领的大小，有两种方法： ①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少，用时较多的，说明吸收的 热量多，则比热较大； ②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少，温度升高较多的，则比热 较小； 【考点1 比热容的概念及其应用】 【典例1-1】（2023•柘城县三模）晚上，小明为了给工作一天回到家的爸爸缓解疲劳，用 艾草给爸爸泡脚，下列关于此过程的说法正确的是（ ） ．加热后的艾草味道更浓，是因为分子热运动更剧烈 B．泡脚水的温度越高，所含的热量越多 ．泡脚是通过做功的方式改变了脚的内能 D．泡脚过程中水的温度降低，比热容变小了 【典例1-2】（2023 春•静安区校级期中）由比热容表可知：1kg 的煤油温度升高1℃，需 吸收的热量为 ；质量相等的水和煤油，升高相同的温度， 吸收的热量多； 质量相等的铝块与铜块，放出相等的热量， 降低的温度多。 比热容[/（kg•℃）] 煤油21×103 铝090×103 水42×103 铜039×103 【变式1-1】（2023 春•静安区校级期中）关于＝ ，下列说法中正确的是（ ） ．物体吸收的热量越多，比热容越大 B．物体的质量越小，比热容越大 ．物体的温度变化量越小，比热容越大 D．物质的比热容与热量、质量及温度的变化量无关 【变式1-2】（2023•薛城区一模）如图所示是某种固态物质加热变成液态时温度随时间变 化的曲线，由图可知，从4m 加热到8m 过程中，物体的内能 （选填“增加”或 “不变”），该物质在D 段的比热容 （选填“大于”“等于”或“小于”）B 段 的比热容。 【考点2 水的比热容的特点及应用】 【典例2-1】（2023•广水市模拟）如图所示为随州漂水湿地公的一角。夏天公内鸟语花香、 气温宜人。下列对人们在湿地公的感知解释不正确的是（ ） ．早晨小草上的露珠，是空气遇冷液化形成的 B．游客手里的冰棒吸热熔化，内能增加，温度不变 ．闻到公内阵阵花香，是分子无规则运动的结果 D．中午路面热得发烫，而湖边感到凉爽，是因为沙石的比热容比水小 【典例2-2】（2023•老河口市模拟）我市在“创建文明城市”活动中，同学们在老师的带 领下一起到居民小区劳动。“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在 ；汽油机散热常用水作为冷却剂，这是利用了水的 较大的性质。 【变式2-1】（2023•光明区二模）“早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜”是对大漠气候的 生动描写，而沿海地区昼夜温差则不大，这是由于砂石与水相比，砂石（ ） ．热值小 B．比热容小 ．吸热能力强 D．含有的热量多 【变式2-2】（2023•开江县模拟）图中所描述的情景为海滨 （填“中午”或“夜 晚”）的情况，在夏天从游泳池游泳起来的人身上感觉凉快这是因为水 的原因。 【考点3 热量的计算】 【典例3-1】（2023•锦江区模拟）如图甲、乙所示，规格相同的、B 两杯中分别装有300g 和400g 的牛奶，并用不同加热器同时对其加热，根据所记录的数据分别得到图丙的温 度与加热时间的关系图像和D。已知加热器的加热效率相同，牛奶的比热容为 25×103/ （ kg•℃ ） 。 则 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ） ．B 杯中牛奶每分钟吸收的热量为2×104 B．若两杯牛奶都从20℃加热5m，、B 两杯牛奶升高的温度之比为3：4 ．若将、B 两杯中的牛奶都从20℃加热至60℃，需要的时间之比是2：3 D．甲、乙图中的加热器每分钟放出的热量之比为3：4 【典例3-2】（2023•齐齐哈尔一模）在完全隔热的装置中，用同一酒精灯给200g 水和200g 油同时加热，水和油的温度随时间的变化关系如图所示，可计算出给200g 油加热6m， 油吸收的热量是 ；油的比热容是 /（kg•℃）。 【典例3-3】（2023 春•利通区校级期中）计算：如图是某一品牌的全自动电热水壶，它的 容积为15L，质量为05kg，底座与水平面板的接触面积为200m2，装满水后水深16m。 试计算装满水后： （1）水的质量是多少？（1L＝1dm3＝10 3 ﹣m3） （2）水对壶底的压强是多少？ （3）壶底对水平面板的压强是多少？ （4）水由20℃加热至沸腾（标准大气压），需要吸收多少热量？ 已知：水的密度是10×103kg/m3，水的比热容为42×103/（kg•℃），g 取10/kg。 【变式3-1】（2023•天山区二模）一只铝球的体积为1m3，当它的温度升高了5℃时，吸收 了44 的热量。已知铝的密度为27×103kg/m3，铝的比热容为088×103/（kg•℃），则此铝 球是（ ） ．实心的 B．空心的 ．空心、实心都有可能 D．条件不足，无法确定 【变式3-2】（2023•渝北区校级一模）“过桥米线”是一种云南特色小吃。食材很多，包 括一大碗上面浮着一层油的热汤、一碟鲜肉薄片、一碗熟米线等食材，如图所示。食用 时，应先把肉片放进热汤内，通过 方式使肉片内能增大，温度升高至熟透，再 加入米线等。要使质量200g、初温20℃的肉升高60℃，需要吸收 热量。[已知 肉＝35×103/（kg•℃）] 【变式3-3】（2023•闵行区二模）小明将一盒200 克牛奶放入质量为1 千克的热水中加热， 过了一会热水的温度降低了5℃。求热水所放出的热量Q 放。[水＝42×103 焦/（千克• ℃）] 【考点4 热平衡的应用】 【典例4-1】（2023•襄阳自主招生）有两个温度和质量都相同的金属球，先把甲放入盛热 水的杯中，热平衡后，水温降低了Δt，把甲球取出，再将乙球放杯中，热平衡后水温又 降低了Δt，则甲球的比热容乙球的比热大小关系是（ ） ．甲球比热容大于乙球比热容 B．甲球比热容小于乙球比热容 ．甲球比热容等于乙球比热容 D．以上三种情况都有可能 【典例4-2】（2023•瑶海区二模）如图所示的便携式丁烷气炉，内置一瓶燃气，装有热值 为8×107/kg 的800g 燃气，若此便携式丁烷气炉的热效率为30%。这瓶燃气完全燃烧后 能让一标准大气压下 kg 的水由20℃加热至沸腾。[水＝42×103/（kg•℃）]。（计 算结果保留一位小数） 【变式4-1】（2022 秋•梅里斯区期末）甲、乙两物体的质量之比为2：3，当甲物体温度升 高10℃，乙物体温度降低15℃时，甲、乙两物体吸收和放出的热量相等，则甲、乙两 物体的比热容之比为（ ） ．2：3 B．3：2 ．4：9 D．9：4 【变式4-2】（2023•明光市一模）某家庭每天需要将50kg、20℃的水加热到40℃作为生活 用热水。若利用热效率为25%的煤气灶烧水，则需要完全燃烧 kg 煤气。[煤气的 热值q＝42×107/kg，水的比热容＝42×103/（kg•℃）] 【考点5 比较不同物质吸热的情况实验】 【典例5-1】（2023 春•让胡路区校级月考）如图甲，为了比较不同物质的吸热能力，将两 个温度传感器分别放置在两个试管中，并将其固定在铁架台上，往两试管装入质量相同、 初温不同的、b 两种物质，温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触，传感器通 过数据采集线与计算机相连接。在计算机上得到的实验图像如图乙所示，下列说法正确 的是（ ） ．两个相同的试管中加入体积相同的、b 物质也可以完成本实验 B．实验中物体吸热的多少是通过升高的温度来衡量的 ．从乙图可知，所表示的物质温度变化较小，吸热能力较强 D．从乙图可知，b 所表示的物质温度变化较大，更适合做冷却剂 【典例5-2】（2023•牟平区校级一模）某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的 吸热能力。 （1）在图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有 。加热过程中，水 和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的。 （2）实验中第1、2 两个小组记录的实验数据如表通过分析实验数据，能够得出的结论 是： 。 实验组别 液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/m 1 水 200 25 40 135 煤油 200 25 40 65 2 水 200 25 40 12 煤油 200 25 40 55 （3）图乙是第1 组同学绘制的“吸收热量﹣时间”和“温度﹣时间”图象，能正确描 述该实验真实情况的图象是 （选填序号）。 （4）使质量相同的水升高相同的温度，加热时间应该相同，但1、2 两组的同学在交流 实验数据时发现：第1 小组的加热时间明显偏长，其原因可能是 。 （5）这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧 杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是 。 （6）若第3 组没有改变实验装置，用图甲装置加热水，最后至气泡上升的过程当中， 体积越来越大，到水面破裂，发现温度计的示数还在不断的上升，这与他所学过的知识 相违背，你觉得他操作过程中出现了什么问题？ 。 【变式5-1】（2023•惠山区校级二模）小明同学为了比较不同物质的吸热情况，在两个相 同的烧杯中分别装有质量相同的牛奶、豆浆，用相同的酒精灯和相同的温度计同时进行 了如图所示的实验。 名称质量/g 温度升高10℃加热时间/s 温度升高20℃加热时 间/s 温度升高30℃加热时间/s 豆浆 350 220 330 550 牛奶 350 260 520 650 （1）本实验中，通过比较 来反映物质吸收热量的多少。 （2）分析表格数据可知，表明 （选填“牛奶”或“豆浆”）的吸热能力强；为 了比较不同物质的吸热能力，物理学中引入 来表示不同物质在这种性质上的差 异。 【变式5-2】（2023•临沧一模）为了比较水和食用油的吸热能力，同学们设计了如图所示 的实验装置。 初始温度/℃ 加热时间/m 最后温度/℃ 水 20 6 45 食用油 20 6 68 （1）在实验中，应该往两个烧杯中加入 （选填“质量”或“体积”）相同的水 和食用油，并用相同的电加热器加热。 （2）用相同规格的电加热器给两个烧杯中的水和食用油都加热3m，水吸收的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）食用油吸收的热量。 （3）在实验过程中控制加热时间相同，通过比较 （选填“升高的温度” 或“吸热的时间”）来探究水和食用油吸热能力的强弱；根据记录在表格中的数据可知 的吸热能力强。 一、选择题。 1．（2023•金乡县三模）如图是某物质凝固过程中的温度﹣时间图像，下列从图像中获得 的信息不正确的是（ ） ．这种物质是晶体，其熔点是40℃ B．在B 段物质放出热量，内能减少 ．在B 点和点的内能相等 D．该物质在固态时的比热容比液态时的比热容小 2．（2023•南关区一模）用保温饭盒给饭菜保温，常在饭盒下层注入热水，原因是水的（ ） ．比热容大 B．温度高 ．沸点高 D．密度大 3．（2023•天山区校级一模）在我们日常的生活环境下，若烧开质量为2kg、初温为20℃ 的一壶水，吸收了84×105的热量后，它的温度可能是（ ） ．80℃ B．100℃ ．120℃ D．130℃ 4．（2022 秋•三明期末）甲、乙两物体的质量之比为3：4，乙的比热容是甲的比热容的两 倍，若它们升高相同的温度，则甲、乙两物体吸收的热量之比为（ ） ．8：3 B．3：8 ．3：2 D．2：3 5．（2022 秋•邵东市校级期末）质量相同的甲、乙两物体，甲的温度为t℃，乙的温度为 3t℃。另有一杯水温度为2t℃，先将甲投入水中，热平衡时水的温度下降了Δt℃，取出 甲后再将乙投入，热平衡时水的温度又恢复到2t℃，不计热损失和水量损失，下列说法 正确的是（ ） ．甲的比热容较大 B．乙的比热容较大 ．甲、乙的比热容一样大 D．无法比较二者的比热容大小 6．（2022 秋•昭阳区月考）现有甲、乙两个实心金属球，初温度、质量均分别为25℃和 3kg，先把甲球放入盛有热水的杯中，热平衡后水温降低了30℃，把甲球取出，再将乙 球放入杯中，热平衡后水又降低了30℃，不计热量损失，则甲球的比热甲和乙球的比热 乙的大小关系是（ ） ．甲＞乙 B．甲＜乙 ．甲＝乙 D．以上三种情况都有可能 7．（2023•青羊区模拟）在“比较不同液体比热容大小”的实验中，用相同酒精灯对四种 液体加热，得到了如下表所示的一些数据；若四次实验中，在相同时间内，水、甲、乙、 丙吸收的热量相等，已知水的比热容为水＝42×103/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ） 次数 液体 质量/g 升高的温度/℃ 加热时间/m 1 水 200 10 7 2 甲 200 20 10 3 乙 400 20 14 4 丙 400 15 14 ．甲液体的比热容小于乙液体的比热容 B．乙液体的比热容为21×103/（kg•℃） ．第1 次实验中，水吸收的热量一定等于酒精燃烧放出的热量 D．第3、4 次实验中，乙液体吸收的热量大于丙液体吸收的热量 8．（2023•楚雄州一模）（多选）2020 年12 月17 日，“嫦娥五号”在月球上收集了一满 罐的月球土壤（简称“月壤”），科研人员称出其质量为173lg，与计划的2000g 存在 差距，主要原因是收集罐的容积是按照月壤密度为16×103kg/m3而设计的。以下说法正 确的是（） ．月壤从月球带回地球后质量变小了 B．若将月壤分成等质量的两份，则每份的比热容都变小 ．收集罐的容积为125×10 3 ﹣m3 D．月壤的实际密度小于16×103kg/m3 9．（2023•翠屏区校级模拟）（多选）小明同学将某种固态物质放入加热功率恒定的装置 中，在一个标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的图象，如图，不计热量损 失。下列说法正确的是（ ） ．该物质固态时为晶体 B．该物质熔化过程共12m ．该物质在第8m 时和第6m 时的内