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初中物理解题技巧——怎样解热学问题之单一物体放热综合

初中物理解题技巧——怎样解热学问题之单一物体放热综合

计算专项与综合

单一物体放热综合

前言

本讲把 Q=cmΔt 用于单一物体的升温、降温、保温散热多步骤计算,提升数据复杂度,求末温、求质量、求比热容的完整流程,为混合换热和压轴打基础。

解题流程

第一步写已知,统一单位(g→kg,℃保留);

第二步判断吸热还是放热,选 Q 吸或 Q 放式;

第三步代入求未知量;求末温先求 Δt 再加减初温;

第四步检验:升温不超沸点、降温不为负。

三类反求

  • 求比热容 c = Q/(mΔt)

  • 求质量 m = Q/(cΔt)

  • 求温度变化 Δt = Q/(cm),再得末温

保温与散热

实际物体降温时同时向外散热,题中若未给散热系数,默认按纯放热计算

比热容是物质特性,可由 Q、m、Δt 测算用于鉴别物质。

比热容特性辨析

比热容只和物质种类、状态有关,和物体质量大小、吸收或放出热量多少、温度高低、温度变化量均无关。

同一物质,状态改变,比热容会改变(例如水和冰比热容不同)。

温度变化的两种表述

  • “升高到 t”:末温就是 t; 

  • “升高了 Δt”:指温度变化量,末温 = 初温 + Δt; 

  • 降温同理:“降低到 t”、“降低了 Δt”,

审题是计算题第一关。

常见误区

误区 1:反求 c 时把末温当 Δt。 

正解:Δt 是温度变化,必须用末温减初温(或初温减末温)。

误区 2:求出 Δt 直接当末温。 

正解:升温末温 t=t0+Δt,降温 t=t0-Δt,Δt 不是末温。

误区 3:质量不换算直接反求。 

正解:c 单位含 kg,质量必须先换成千克。

误区 4:物质吸收热量,温度一定升高。 

正解:晶体熔化、液体沸腾时持续吸热,但温度保持不变,此时不能用 Q=cmΔt 计算升温。

误区 5:“升高到” 和 “升高了” 含义一样。 

正解:升高了代表温度变化量 Δt;升高到代表最终的末温,二者不能混用。

口诀

已知先列单位换,吸放分清再代入; 

反求 cm 和 Δt,末温加减初温得; 

升温不过沸,降温不为负; 

升到是末温,升了是温差。

学以致用

1、2kg 某物质吸收 4.2×10⁴J 热量,温度升高 5℃,求该物质比热容,并判断可能是什么物质。

【解析】

根据c=Q/(mΔt)计算即可

【答案】

解:c=Q/(mΔt)=4.2×10⁴ J/(2 kg×5℃)=4.2×10³ J/(kg・℃)

与水比热容相同,可能是水。 

答:该物质的比热容为4.2×10³ J/(kg・℃),可能是水。

2、水放出 8.4×10⁴J 热量,温度从 80℃降到 40℃,求水的质量。c 水 = 4.2×10³J/(kg・℃)

【解析】

根据初温末温求出Δt,然后代入公式即可

【答案】

解:Δt=80℃-40℃=40℃

m=Q/(cΔt)=8.4×10⁴ J/(4.2×10³J/(kg・℃)×40℃)=0.5kg

答:水的质量 0.5kg。

3、质量 0.5kg 铝块 c=0.88×10³ J/(kg・℃),初温 20℃,吸收 2.64×10⁴J 热量,求末温。

【解析】

先求出△t,后加初温即可

【答案】

解:Δt=Q/(cm)=2.64×10⁴ J/(0.88×10³J/(kg・℃)×0.5 kg)=60℃

t=20℃+60℃=80℃。 

答:末温 80℃。

4、质量 1kg 的水,初温 20℃,吸收 8.4×10⁴J 热量,水的温度升高了多少?升高到多少?c 水 = 4.2×10³J/(kg・℃)

【解析】

代入公式计算即可

【答案】

解:Δt=Q/(cm)=8.4×10⁴J/(4.2×10³J/(kg・℃)×1kg)=20℃;

末温t=20℃+20℃=40℃。 

答:升高了 20℃,升高到 40℃。

下篇预告

混合换热专题,冷水热水与金属块入水。

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