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第1 节 热量 比热容 (导学案)
【学习目标】
1. 知道热量的概念、单位;理解比热容概念,知道比热容是物质的特性,会读比热容单位与物理意义。
(物理观念)
2. 通过 “比较不同物质吸热能力” 实验,掌握控制变量法、转换法,能分析温度—时间图像,归纳吸热规
律。(科学思维)
3. 规范完成吸热探究实验,学会设计实验记录表格,处理实验数据,能利用Q=cmΔt进行简单吸放热计
算。(科学探究)
4. 能用比热容解释生活、自然现象,认识水的比热容大的实用价值,养成严谨实验、规范计算的科学习
惯。(科学态度与责任)
【学习重点】
1. 热量概念、比热容定义、单位与物理意义;
2. 探究不同物质吸热能力实验设计、操作与结论;
3. 吸热放热公式Q=cmΔt 计算、水的比热容大的应用。
【学习难点】
1. 理解比热容是物质固有特性,与质量、吸放热、温度变化无关;
2. 结合图像分析吸热能力,规范利用公式变形解题。
3. 结合实例解释水比热容大的相关现象。
【自主预习】阅读教材《第1 节 热量 比热容》,完成以下问题:
1. 热量:在热传递过程中,传递 的多少叫做热量,热量的单位是
,符号为
。
2. 比热容:______的某种物质,温度升高(或降低)______所吸收(或放出)的______叫做这种物质的比
热容,符号用c 表示,单位是____________,读作焦每千克摄氏度。比热容是物质本身的一种特性,大小
只与物质的种类和状态有关,与物体质量大小、吸放热多少、温度变化量都没有关系。
3. 热量计算公式:若物体质量为m,比热容为c,温度变化量为Δt,那么物体吸收或放出的热量
Q=______,其中吸热时Δt=______,放热时Δt=______。(其中t0 表示初温,t 表示末温)
答案:1. 热 焦耳 J
2. 1kg 1℃ 热量
J/(kg.℃)
3. cm△t t-t0 t0-t
【课堂探究】
探究一、热量
1. 热传递
(1)定义:温度不同的物体相互接触,高温物体放热温度降低,低温物体吸热温度升高,直到两者温度
相同,这个过程叫热传递。
(2)热传递发生条件:存在温度差。
2. 热量
(1)定义:在热传递过程中,传递热的多少叫作热量,符号Q。
(2)单位:焦耳,简称焦,符号J。
1 g 水温度升高1 ℃时吸收的热量约为4.2 J。
(3)影响因素
①同种物质:质量越大、升温越高,它吸收的热量就越多。
②不同物质:即使质量、升温相同,吸热多少一般不同。
特别提醒:热量是过程量,只能说:物体吸收 / 放出热量;不能说:物体 “含有、具有、拥有” 热量。
3. 比较不同物质的吸热能力
1.实验方法:控制变量法、转换法。
转换法指通过相同规格的加热器加热相同时间,通过加热时间的长短来比较物体吸收热量的多少。
2.实验设计:
(1)控制水和食用油的质量相等、初温相同,改变物体种类,比较升高相同温度时吸收热量的多少;
(2)也可控制水和食用油的质量相等、初温相同,让物体吸收相同热量(即相同加热时间),比较升高
的温度。
3.实验结论:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量不同。说明物质的吸热能力和物质
种类有关,体现了物质本身的一种特性。
特别提醒:实验中选用相同加热器的目的是:保证相同加热时间内,不同物质吸收的热量相同;酒精灯和电
加热器都可使用,电加热器一般更容易保证相同放热功率,实验效果更好。
【典例1】(25-26 九年级上·江西景德镇·期末)小明为探究“不同物质的吸热性能”设计了如下的实验方
案:装置如图,A、B 为两种液体,用两个相同的酒精灯同时加热。
(1)组装器材时应按照_______(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序依次安装;
(2)实验时,选取______相同、初温相同的A、B 两种不同液体,除了图中的器材外,还需要的测量工具是
天平和________;
(3)此实验通过_______(选填“液体升高温度的多少”或“加热时间的长短”)来反映液体吸收热量的多少;
(4)根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析可知液体________的吸热能力强;汽车发动机应选用_______
作为冷却液。(均选填“A”或“B”)
(5)在对实验进行反思时,他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点,因此改进方案并设计了图丁所示
的装置。与原方案相比,用同一热源加热,确保相同时间内两种液体________。
【答案】(1)自下而上 (2)
质量
秒表 (3)加热时间的长短
(4)
B
B
(5)吸收的热量相等
【详解】(1)因为实验中要用酒精灯的外焰加热,所以为了确保使用酒精灯外焰加热,组装器材时应按
照自下而上的顺序依次安装。
(2)[1]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,所以实验时,应选取质量相
同、初温相同的A、B 两种不同液体;
[2]实验中需要测量质量、温度和加热时间,已经有测量温度的温度计,测量质量的工具是天平,那么还需
要秒表来测量加热时间。
(3)实验中使用两个相同的酒精灯加热,相同的加热器在相同时间内放出的热量相同,所以通过加热时
间的长短来反映液体吸收热量的多少,这是转换法的运用。
(4)[1]由图丙可知,升高相同的温度(比如都从20℃升高到45℃),液体B 加热时间长,由转换法,加
热时间长的吸热能力强,所以液体B 的吸热能力强;
[2]汽车发动机的冷却液需要吸热能力强的物质,这样在升高相同温度时能吸收更多热量,所以应选用B 作
为冷却液。
(5)原方案用两个相同酒精灯加热,可能存在酒精灯火焰大小有细微差异等情况,改进方案用同一热源
加热,能确保相同时间内两种液体吸收的热量相等。
探究二、比热容
1. 比热容
从上面的实验演示可以看出,不同的物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同。为
了比较各种物质这种性质的不同,引入了比热容的概念。
(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)的温度乘积之比叫做这种物质的比热容,用符号c 表示。
(2)公式及单位:
)
(
1
2
t
t
m
Q
c
吸
;单位:焦耳每千克摄氏度,符号是:J/(kg·℃)
(3)物理意义:1kg 的某种物质,温度降低1℃所放出的热量,与它温度升高1℃所吸收的热量相等,数值
上都等于它的比热容。
2. 一些常见物质的比热容
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×10³
铝
0.88×10³
酒精
2.4×10³
干泥土
约0.84×10³
煤油
约2.1×10³
铁、钢
0.46×10³
冰
2.1×10³
铜
0.39×10³
色拉油
约1.97×10³
水银
0.14×10³
沙子
约0.92×10³
铅
0.13×10³
通过表格理解:
(1)不同物质的比热容一般不同。
(2)常见的物质,水的比热容最大,是4.2×103J/(kg·℃)。
(3)物质的比热容与物质的种类有关,如水和冰的比热容不同。
(4)有个别的不同物质(例如:冰和煤油),其比热容相同。
易错提醒
(1)比热容是物质本身的特征,它的大小与物质的种类和物质存在的状态有关;
(2)比热容与物体的质量大小、温度的变化以及物质吸热或放热的多少无关;
(3)比热容大(小)表示物质吸热本领强(弱),物质温度难以改变(容易改变)。
3. 水的比热容
(1)大小:c水=4.2×103J/(kg⋅℃)
(2)物理意义:1kg 水,温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)4.2×103J的热量。
(3)有关水比热容的利用
①冷却和取暖。冬天,北方地区用热水取暖;汽车发动机用水作为冷却液。
②调节气温。沙漠地区的昼夜温差大,沿海地区昼夜温差小。
【典例2】(24-25 九年级上·湖南衡阳·期末)根据表中提供的数据,以下结论中正确的是( )
几种物质的比热容[单位:×103J/(kg·℃)]
物质
水
酒精
煤油
水银
冰
沙石
铝
铜
比热容
4.2
2.4
2.1
0.14
2.1
0.92
0.88
0.39
A.质量相等的酒精和煤油,吸收相同的热量后,酒精的温度变化更大
B.质量相等的铝块和铜块,升高相同的温度,铜块吸收的热量更多
C.同一物质发生物态变化后,比热容不变
D.水的比热容比沙石的比热容大,所以内陆地区的温差比沿海地区的温差更大
【答案】D
【详解】A.由表中数据知道煤油的比热容比酒精的比热容小,质量相等的酒精和煤油吸收相同的热量,
根据吸热公式Q吸=cmΔt可知,煤油温度升高较大,即酒精的温度变化更小,故A 错误;
B.由表中数据知道c 铝>c 铜,已知质量相同,升高的温度Δt 相同,根据吸热公式Q吸=cmΔt可知,铝块吸
收的热量更多,故B 错误;
C.比热容是物质的特性之一,但会随物态变化而改变。同一物质发生物态变化后,比热容改变,故C 错
误;
D.因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜
晚,放出相同的热量,水的温度降低的少,所以内陆地区的温差比沿海地区的温差更大,故D 正确。
故选D。
【典例3】关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物质的比热容跟物质吸收或者放出的热量有关
B.物质的比热容跟物质的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容就越大
D.比热容是物质本身的特性,与物质吸、放热及温度和质量都没关系
【答案】D
【详解】A.比热容是物质的特性,与吸收或放出的热量无关。例如,同种物质吸收不同热量时,比热容
不变,故A 错误;
B.比热容与温度无关。例如,铁块温度升高时,其比热容仍为460J/(kg·°C),故B 错误;
C.比热容是单位质量物质的特性,与总质量无关。例如,1kg 水和2kg 水的比热容相同,故C 错误;
D.比热容由物质种类和状态决定,与吸放热、温度、质量均无关,故D 正确。
故选D。
【典例4】(25-26 九年级上·广东江门·阶段检测)在生产和生活中,常见到“水的比热容较大”这一特性的
应用事例,以下事例中与这一特性无关的是( )
A.夏天在房间内洒水降温
B.用循环水冷却汽车发动机
C.让热水流过散热器供暖
D.晚间,在春播秧田里灌水保温
【答案】A
【详解】A.夏天在房间内洒水降温,利用的是水蒸发吸热,与水的比热容大无关,故A 符合题意;
B.用循环水冷却汽车发动机,因水的比热容大,相同质量的水升高相同温度时吸收的热量更多,故B 不
符合题意;
C.让热水流过散热器供暖,因水的比热容大,相同质量的水降低相同温度时放出的热量更多,故C 不符
合题意;
D.晚间在秧田灌水保温,因水的比热容大,降温时释放更多热量,减缓温度下降,故D 不符合题意。
故选A。
探究三、热量的计算
1. 物质吸热时热量的计算
吸热:Q吸=cm△t=cm(t-t0);t:表示末温,t0 表示初温,△t 表示末温减初温。
2. 物质放热时热量的计算
放热:Q放=cm△t=cm(t0-t)。t:表示末温,t0 表示初温,△t 表示初温减末温。
【典例5】沙子的比热容约为0.92×103J/(kg·°C) ,这表示质量是1kg 的沙子温度升高1°C 时吸收的热量
约为0.92×103J。把质量是2kg、温度为20°C 的沙子加热到30°C,沙子吸收的热量约为多少?利用这些热
量给质量是2kg、温度为20°C 的水加热,水的温度会上升到大约多少摄氏度?
【分析】沙子吸收的热量
Q 吸 = c 沙m 沙(t-t0)= 0.92×103J/(kg·℃)×2kg×(30℃-20℃) = 1.84×104J
水升高的温度 Δt=
Q 吸
cm =
1.84×104J
4.2×103J/(kg·℃)×2kg=2.2 ℃
水的温度上升到 t=t0+Δt=20℃+2.2℃=22.2℃
【典例6】(25-26 九年级上·江苏南京·阶段检测)在一标准大气压下,质量为10kg、初温为20℃的水,
吸收4.2×106J 的热量后,水升高的温度是______℃;若将20℃的冷水和80℃的热水混合,测得混合后的
温度为60℃,不计热量损失,可知,冷水和热水的质量比是______。【已知水的比热容是4.2×10³J/
(kg·℃)】
【答案】
80
1∶2
【详解】[1]水升高的温度为Δt=Q吸
cm=
4.2×106J
4.2×103J/(kg·℃)×10kg=100℃
在一标准大气压下水的沸点为100℃,所以实际水升高的温度为Δt'=100℃-20℃=80℃
[2]将20℃的冷水和80℃的热水混合,测得混合后的温度为60℃,不计热量损失,则冷水和热水吸收和放
出的热量相等,根据Q=cmΔt可知,比热容和吸放热相同时,质量和温度变化量成反比,则冷水和热水的质
量比为
m冷
m热=Δt热
Δt冷=80℃-60℃
60℃-20℃=1
2
【典例7】(25-26 九年级上·辽宁沈阳·阶段检测)如图所示,是小明同学做冰熔化实验时绘制的温度—时
间图像,冰的质量是0.1kg,若相同时间内物质吸收的热量相同,根据图像所给信息,算出AB阶段物质吸
收的热量是______J,BC阶段物质吸收的热量是______J。(c水=4.2×103J (kg⋅℃),c冰=2.1×103J (kg⋅℃))
【答案】
1.68×104
3.36×104
【详解】[1]在AB 加热时间内,冰从-80℃升高到0℃,AB阶段物质吸收的热量是Q吸=cmΔt=2.1×103J/(kg
⋅℃)×0.1kg×[0℃-(-80℃)]=1.68×104J
[2]若相同时间内物质吸收的热量相同,BC 段冰处于熔化过程,用时10min,AB 段用时5min,BC阶段物
质吸收的热量是AB 段吸收热量的2 倍,BC阶段物质吸收的热量是Q吸
'=2Q吸=2×1.68×104J=3.36×104J
【归纳整理】
第1 节 热量 比热容
【课堂练习】
1.(25-26 九年级上·黑龙江佳木斯·阶段检测)探究“不同物质吸热升温特点”实验中,合理的操作组合是
( )
①选用质量相同的水和煤油②选用体积相同的水和煤油
③用相同火焰的酒精灯加热④加热时间相同时比较末温
⑤末温相同时比较加热时间
A.①③④
B.②③⑤
C.①④⑤
D.②④⑤
【答案】A
【详解】①探究“不同物质吸热升温特点”,要控制不同物质的质量相同,所以要选用质量相同的水和煤
油,故①正确;
②控制水和煤油的质量相同,而不是体积,因为水和煤油密度不同,体积相同质量不同,故②错误;
③用相同火焰的酒精灯加热,能保证相同时间内物质吸收的热量相同,故③正确;
④⑤可以通过加热时间相同时比较末温,末温低的物质吸热能力强;也可以末温相同时比较加热时间,
加热时间长的物质吸热能力强,故④⑤正确;
综上,合理的操作组合是①③④或①③⑤。故BCD 不符合题意,A 符合题意。
故选A。
2.(25-26 九年级上·山东德州·阶段检测)关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.比热容与热量有关,某种物质吸收或放出热量越多,比热容越大
B.砂石的比热容是0.92×103J/(kg⋅℃),它表示砂石升高1℃吸收的热量是0.92×103J
C.相同温度、相同质量的不同物质,比热容大的所含的热量多
D.各种物质都有自己的比热容,它是物质的特性之一
【答案】D
【详解】AD.比热容是物质的一种特性,不同物质,比热容一般不同;比热容和物体吸收热量的多少、
温度的高低、质量的大小都没有关系,故A 错误,D 正确;
B.砂石的比热容是0.92×103J/(kg⋅℃),表示1kg 砂石温度升高(或降低)1°C 吸收(或放出)的热量是
0.92×103J,故B 错误;
C.由公式Q=cmΔt得,物质吸收热量的多少,与物质的比热容、质量和温度变化量有关,热量是过程量,
不能说含有多少,故C 错误。
故选D。
3.(25-26 九年级上·福建·阶段检测)家用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图
甲所示。海洋与陆地间的温差也导致了近地面大气密度和气压的差异,进而出现海陆风现象。如果气流会
从低温区域向高温区域运动。仅在海陆风因素的影响下,图乙、图丙所示的情形通常分别发生在( )
A.白天、夜晚
B.夜晚、白天
C.白天、白天
D.夜晚、夜晚
【答案】A
【详解】水的比热容大于砂石和泥土的比热容,白天太阳照射时,海洋升温慢,陆地升温快,陆地的热空
气就上升,地面附近海洋的空气来补充,气流就从海洋向陆地,即风从海洋吹向陆地;
晚上陆地很快就冷却下来,而海洋则很慢,海洋的温度高,而陆地的温度低,地面气体就从陆地流向海
洋,即风从陆地吹向海洋。因此白天,风力发电机翼朝向大海,晚上,风力发电机翼朝向陆地。则图乙是
白天,图丙是晚上。故A 符合题意,BCD 不符合题意。
故选A。
4.用相同规格的电加热器分别对质量均为240g 的水和乙液体同时加热(不计热量损失),如图是水和乙
液体的温度随加热时间变化的图像,已知c水=4.2×103J/(kg⋅℃),c水>c乙,下列说法正确的是( )
A.水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量为4.2×103J
B.加热1min,水吸收的热量为2.52×104J
C.乙液体的比热容为1.75×103J/(kg⋅℃)
D.图线B 是水的温度随加热时间变化图像
【答案】C
【详解】A.c水=4.2×103J/(kg⋅℃)表示质量为1kg 的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J,故A 错误;
BD.根据c水>c乙,则相同条件下,水温度升高较慢,乙液体温度升高较快,则A 为水的温度随加热时间
变化图像,B 为乙的温度随加热时间变化图像,水加热4min,温度从30℃升高到40℃,则加热1min,根
据Q吸=cmΔt求得水吸收的热量Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.24kg×2.5℃=2.52×103J
故BD 错误;
C.水与乙液体用相同的加热器加热,加热相同时间吸收的热量相同,结合图像,加热5min 乙液体的温度
从10℃升高到40℃,乙吸收的热量Q吸=5Q=5×2.52×103J=1.26×104J
乙液体的比热容c乙= Q吸
mΔt乙=
1.26×104J
0.24kg×(40℃-10℃)=1.75×103J/(kg⋅℃)
故C 正确。
故选C。
5. “拗九节”是福州特有的民间传统节日,弘扬了中华民族敬老的传统美德,若煮熟一锅“拗九粥”相当于
将5kg 的水从20°C加热至100°C,则这锅粥吸收的热量是__________J。[c水=4.2×103J (kg⋅°C)]
【答案】1.68×106
【详解】粥吸收的热量Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅°C)×5kg×(100°C-20°C)=1.68×106J
6.铁块和铁丝的质量之比是3:1,当它们升高相同的温度,吸收的热量之比是___________,若它们放出
相等的热量,降低的温度之比是___________。
【答案】
3:1
1:3
【解析】【小题1】[1][2]由题可知,质量比 m铁块:m铁丝=3:1
同种物质(铁),比热容 c相同,由Q=cmΔt可得,当它们升高相同的温度,吸收的热量之比
Q1
Q2=cm铁块Δt铁块
cm铁丝Δt铁丝
=1
1×3
1×1
1=3
1
同理若它们放出相等的热量,降低的温度之比是
Q1
Q2=cm铁块Δt铁块
cm铁丝Δt铁丝=1
1×3
1×Δt铁块
Δt铁丝=1
1
解得
Δt铁块
Δt铁丝=1
3
7.把凉的奶盒放入盛有热水的保温桶中,它们的温度随时间变化的图像如图所示。已知奶与热水的质量
相同,则其中_________(选填“甲”或“乙”)代表奶温度变化的图像。若不考虑热损失,则甲、乙的比热容
之比为_________。
【答案】
乙
2:1
【详解】[1]把凉的奶制品放入盛有热水的保温桶中,奶制品吸热温度会升高,因此乙代表奶制品温度变化
的图像。
[2]甲为热水,乙为奶制品,不考虑热损失,水放热等于奶制品吸热,即c水m水Δt水=c奶m奶Δt奶
由图可得Δt水=80℃-60℃=20℃
Δt奶=60℃-20℃=40℃
整理可得
c水
c奶=Δt奶
Δt水=40℃
20℃=2
1
甲、乙的比热容之比为2:1。
8.(25-26 九年级上·广东东莞·阶段检测)如图甲所示,将盛有热牛奶的瓶子放在冷水中,图乙是250g 牛
奶与500g 冷水的温度随时间变化图像,图中表示牛奶温度随时间变化曲线的是___________(选填“Ⅰ”或
“Ⅱ”),牛奶放出的热量___________(选填“大于”“小于”或“等于”)水吸收的热量。牛奶的比热容为
___________J/(kg·℃)。[忽略各种热量的损失,c 水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】
Ⅰ
等于
3.36×103
【详解】[1]把盛有热牛奶的瓶子放在冷水中,牛奶的温度会下降,所以图中Ⅰ曲线是表示牛奶温度变化的
曲线。
[2][3]由图可知,牛奶的初温是t1=90°C,水的初温是t2=20°C,混合后牛奶和水的末温都是t=40°C,忽略各
种热量的损失,牛奶放出的热量等于水吸收的热量,即Q放牛=Q吸水
由Q=cmΔt得,c牛奶m牛奶(t1-t)=c水m水(t-t2)
则牛奶的比热容为c牛奶=c水m水(t-t2)
m牛奶(t1-t) =4.2×103J/(kg⋅°C)×0.5kg×(40°C-20°C)
0.25kg×(90°C-40°C)
=3.36×103J/(kg⋅°C)
9.传统燃油汽车工作时会产生大量热量,常用水作为冷却剂来降低发动机温度。
(1)请用所学物理知识解释,为什么选用水作为冷却剂。
(2)请列举两个利用水这一特性的生活实例。
【答案】(1)因为水的比热容较大,质量相同的水和其他物质相比,升高相同温度时,水可以吸收更多的热
量,对发动机的冷却效果更好,因此选用水作为冷却剂。
(2)① 冬季供暖系统中用水作为传递热量的介质; ②傍晚往稻田中灌水,防止夜间降温冻坏秧苗。
【详解】(1)根据公式Q吸=cmΔt可知,在质量m和升高的温度Δt相同时,物质的比热容c越大,吸收的热
量Q吸就越多。水的比热容较大,升高相同的温度时,能吸收更多的热量,所以常用作冷却剂。
(2)①冬季供暖系统用水作介质,是因为水的比热容大,在降低相同温度时,水能放出更多的热量,使
房间更暖和;
②傍晚往稻田中灌水,是因为水的比热容大,在夜间气温降低时,水能放出大量的热量,使秧苗的温度不
致于过低而被冻坏。
10.(25-26 九年级上·贵州安顺·期末)夏天,城市中心的气温往往比郊区高,如图所示,这种现象被称为
热岛效应。请从比热容的角度,简要解释形成原因。
【答案】城市中心多水泥、沥青等比热容小的物质,郊区多水、植被等比热容大的物质;相同质量的不同
物质吸收相同的热量时,比热容小的物质温度升高更快。夏季城市中心比热容小的物质占比居多,升温幅
度远大于郊区,因此城市中心气温更高,形成热岛效应。
【详解】城市中心以水泥、沥青、砖石等物质为主,这类物质的比热容较小;郊区则分布着大量水体(河
流、湖泊)、土壤和植被,这些物质的比热容相较城市的主要物质的比热容更大。夏季白天,城市和郊区
吸收的太阳热量大致相同,根据比热容的特性:相同质量的不同物质,吸收相同的太阳辐射热量时,比热
容小的物质温度升高得更快、幅度更大。城市中心因比热容小的物质占比大,导致温度快速且大幅升高,
最终形成城市中心气温高于郊区的热岛效应。
11.(24-25 九年级上·福建南平·阶段检测)在标准大气压下,将一壶内质量为2kg,初温为30℃的水,加
热到80℃[已知c 水=4.2×103J/(kg•℃)]。求:
(1)水吸收的热量Q 吸;
(2)接着再继续加热,若水又吸收了3.36×105J 的热量,求水的末温t 末。
【答案】(1)4.2×105J (2)100℃
【详解】(1)水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅∘C)×2kg×(80∘C-30∘C)=4.2×105J
(2)水又吸收了 3.36×105J 的热量后,假设水未沸腾,水升高的温度Δt'= Q'吸
c水m=
3.36×105J
4.2×103J/(kg⋅∘C)×2kg=40∘C
此时水的温度将达到t'=t+Δt'=80∘C+40∘C=120∘C
在标准大气压下,水的沸点为 100∘C ,水在沸腾过程中吸收热量但温度保持不变。所以水在加热到 100∘
C 后开始沸腾,水的末温 t末=100∘C。
12.(25-26 九年级上·甘肃武威·阶段检测)在一个标准大气压下,将质量为3kg的金属块加热到490°C后,
立即投入质量为1.5kg、温度为10°C的冷水中,若金属块放出的热量全部被水吸收,最终水的温度升高到
70°C。已知c水=4.2×103J/(kg⋅°C),求:
(1)金属块的比热容;
(2)如果这些热水继续吸收2.205×105J的热量,则水的末温。
【答案】(1)0.3×103J/(kg⋅°C)
(2)100°C
【详解】(1)水吸收的热量为Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg⋅°C)×1.5kg×(70°C-10°C)=3.78×105J
由于金属块放出的热量等于水吸收的热量Q放=Q吸=3.78×105J
金属块的温度变化Δt金=490°C-70°C=420°C
金属块的比热容:c金=
Q放
m金Δt金= 3.78×105J
3kg×420°C=300J/(kg·°C)=0.3×103J/(kg·°C)
(2)水吸收额外热量后升高的温度:Δt=Q吸额外
c水m水=
2.205×105J
4.2×103J/(kg·°C)×1.5kg=35°C
理论末温:t理论=70°C+35°C=105°C
因在标准大气压下,水的沸点为100°C,故实际末温为100°C。
【课后反思】
本节课学习了热量与比热容的核心知识,掌握了探究吸热能力的实验方法,能利用公式进行基础热计
算。
反思:是否理解比热容是物质特性,不受质量、吸放热影响?生活中哪些现象可以用水的比热容解释?还
有哪些计算步骤容易出错?