初中物理第3节 比热容学案设计
展开1.能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。
2.了解比热容的概念;知道比热容是物质的一种特性。
3、能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。
4.会进行简单的吸热计算。
学习过程
一)、知识点梳理
知识要点一 比较不同物质吸热的情况
探究实验装置:
或
探究方法:
探究过程中控制水和食用油__ _相等,使它们升高相同的温度,比较吸收的热量多少,这种研究方法叫作控制变量法
【答案】:质量
分析论证:用相同的加热器(相同时间内放出热量一样多)给质量相同的水和食用油加热,使它们升高___的温度,水需要的加热时间长,反映水吸收的热量___
【答案】:相同 多
注:通过加热时间的长短反映吸收热量的多少,--------转换法的应用
探究结论:不同物质,在质量相等、升高的温度_ __时,吸收的热量_ _
【答案】: 相同 不同
知识要点二 比热容
1、比热容:⑴ 定义: 。
用符号____表示。
【答案】:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量 C
⑵ 物理意义: 的物理量。
⑶比热容是物质的一种 ,大小与 、状态有关。
⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示:
常见的物质中水的比热容最大
【答案】:表示物体吸热或放热的本领 特性 物体的种类
1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J
【说明】(1)、单位质量的某种物质,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,数值上也等于它的比热容。
(2)、比热容是反映物质自身性质的物理量,反映不同物质吸、放热本领的强弱。比热容与物质的种类、状态有关,与物质的质量、体积、温度、吸热、放热情况均无关。
(3)、比热容大表示吸(放)热能力强,表示温度难改变。
例1、为了比较不同物质的吸热能力,小明选择了水和煤油,他设计了以下实验步骤:
A.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的水和煤油;
B.用两支温度计分别测出水和煤油的初温,结果初温相同;
C.用同样的酒精灯给装在烧杯中的水和煤油加热,并且加热时间相同;
D.用温度计分别测出水和煤油的末温,结果末温不相等。重复上述步骤。
(1)上述步骤 存在错误,错误是 ,应改为装入等质量的水和煤油;
【答案】 A 装入等体积的水和煤油
(2)步骤C,加热时间相同是为了使水和煤油 ;
【答案】吸收的热量相同
(3)通过上述步骤可得出初步结论: 。
【答案】质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,煤油温度升高得多
知识要点二 比热容的应用
质量相同的不同物质,当吸收或放出同样热量时,比热容较大的物质温度变化较_____。因此,比热容大的物质对调节____有很好的作用。
【答案】 小 温度
【拓展】一般,一天当中沿海地区温度变化小,内陆地区温度变化大;一年之中夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。
知识要点三 热量的计算
影响因素:物质的质量_、比热容、温度变化
计算公式:吸热公式:Q吸=cmΔt=cm(t-t0)
放热公式:Q放=cmΔt=cm(t0-t)公式中c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体的初温,t表示物体的末温,t-t0表示物体吸热时升高的温度,t0-t表示物体放热时降低的温度
易错点提醒:(1)运用热量计算公式时单位要统一,
c——J/(kg·℃),m——kg,t——℃;
(2)“升高”“升高了”和“降低”“降低了”都表示温度变化量Δt,“升高到”和“降
低到”都表示变化后的末温,例如,水的温度从20 ℃(t0)升高到30 ℃(t),升高了10 ℃(Δt),如图所示;
(3)公式Q=cmΔt适用于物体升温(降温)过程中吸热(放热)的计算,如果过程中存在物态变化,不能使用这个公式。例如,冰熔化为水时需吸热,但此时温度并没有发生变化
热平衡:在热传递过程中,若无热量损失,高温物体放出的热量将全部被低温物体吸收,即:Q吸=Q放
例2.下列事例中是利用水的比热容大的特性的是________。
①夏天,在地上洒水会感到凉快 ②北方楼房内的“暖气”用水作为介质 ③水沸腾时温度保持不变 ④洒水车洒水清洁马路 ⑤汽车发动机常用冷水来进行冷却 ⑥农民播种时,用盐水选种 ⑦生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
2.已知在1标准大气压下,有初温为25 ℃、质量为0.5 kg的水,其比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)若水的温度升高到55 ℃,则水吸收的热量是__________J。
【答案】6.3×104
(2)若水的温度升高了55 ℃,则水吸收的热量是_____________J。
【答案】1.155×105
(3)若水放出4.2×104 J热量,则水变化的温度为________℃;水的末温为__________℃。 【答案】 20 5
(4)若水吸收1.68×105 J热量,则水升高的温度为__________℃;水的末温为__________℃。【答案】 75 100
(5)若水放出8.4×104 J热量,全部转移给2 kg的牛奶,使牛奶的温度升高了20 ℃,则牛奶的比热容为____________________。
【答案】 2.1×103 J/(kg·℃)
学习检测
例1、由c =Q /mΔt,关于同一种物质的比热容,下列说法正确的是()
A: 若吸收的热量增大一倍,则比热容增大一倍
B: 若质量增大一倍,则比热容减至一半
C: 若加热前后的温度差增大一倍,则比热容增大一倍
D: 无论质量多大,比热容都一样
【答案】D
【解析】比热容是物质本身的特性,无论质量多大,比热容都一样,它不会随物质吸收的热量、质量、温度的改变而改变。
练1.1、小明根据下表所提供的数据得出了四个结论,其中正确的是()
A: 液体的比热容一定比固体的比热容大
B: 水的比热容的物理意义是: 质量是1kg的水温度升高( 或降低) 1℃, 吸收( 或放出) 的热量是4.2×103J
C: 同种物质发生物态变化后,比热容不变
D: 由于水的比热容大,白天海水温度比沙滩高
【答案】B
【解析】A、冰的比热容比水银的比热容大,故液体的比热容不一定比固体的大,故A错误;
B、水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),它表示质量为1kg的水温度每升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103J,故B正确;
C、水和冰是同一物质,水变成冰后比热容变化了,由此可知同一物质发生物态变化后,比热容变化了,故C错误;
D、海水的比热容比沙石的比热容大,所以在白天有太阳光照射时,吸收相同的热量情况下,海水升温较慢,而沙滩的沙石比热容小,升温就比较快,则沙滩沙石的温度比海水的温度高,故D错误。
例2 、以下四种现象中,与水的比热容关系不大的是( )
A: 汽车的发动机用循环流动的水来冷却 B: 夏天往室内洒水可使室内温度降低
C: 内陆地区的气温变化比沿海地区大 D: 生活中往往用热水取暖
【答案】B
【解析】夏天洒水降温是利用了水蒸发吸热,从而使温度降低的,与水的比热容关系不大。
练2.1、(多选)下列事例中与水的比热容大的特性有关的是()
A: 夏天在地上洒水会感到凉快
B: 北方的冬天楼房内的“暖气”用水作为传热介质
C: 海边昼夜温差变化比沙漠中昼夜温差变化小
D: 汽车发动机用水作为散热物质
【答案】BC D
【解析】A、夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热,而不是利用水的比热容大的特点,故A不符合题意;
B、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以 北方楼房内的“暖气”用水作为介质,故B符合题意;
C、沿海地区和沙漠地区相比,沿海地区水多,水的比热容大,在相同的吸放热条件下,水的温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小;沙漠地区多砂石,砂石的比热容较小,在相同的吸热条件下,砂石的温度变化大,故C符合题意;
D、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机用循环水冷却,故D符合题意。
例3、小雯在实验室将质量为0.5kg的水从20℃加热到沸腾时测得水温为98℃,这个过程中水吸收的热量为 J 。 若同样多的热量用来加热等质量的煤油, 则煤油升高的温度比水 ( 选填“高”或“低”)。(不计热量损失)
【答案】1.638×105 高
【解析】水吸收的热量: Q 吸= cm ( t ﹣ t0 ) = 4.2×103J/ ( kg∙ ℃ ) ×0.5kg× ( 98 ℃ ﹣ 20 ℃ ) = 1.638×105J;
煤油的比热容比水的比热容小,由Q吸=cm△t可知,在质量相等、吸收相等的热量时,煤油升高的温度比水高。
练3.1、在20 ℃的室温下将1L 水烧开, 至少需要提供热量 J 。( 标准大气压下) ( 水的比热容为c水=4.2×103J/(kg∙℃))
【答案】3.36×105
【解析】在标准大气压下,水的沸点为100℃,水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J。
1、小明同学在探究沙子与水吸热升温快慢的活动中,确定了一下需控制的变量,其中没有必要的是( )
A.酒精灯里所加的酒精量相同 B.盛放沙子和水的容器相同
C.采用完全相同的加热方式 D.取相同质量的沙子和水
【答案】 A
【解析】酒精灯里所加的酒精的多少对实通验没有影响,实验时利用控制变量法,使加热方式完成相同保证相同时间内吸收的热量相同,容器相同控制热量的损失相同,实验误差小
2.探究水和食用油的吸热性能。取质量相等的水和食用油,装在相同的烧杯中,用规格相同的电加热器加热,如图所示。
(1)要获得质量相等的水和食用油,需要的测量工具是________;要记录它们的温度和加热时间,所需的测量工具分别是__________、________。
【答案】天平 温度计 停表
【解析】用天平测质量 温度计测量温度 停表用来测量加热时间
(2)将等质量的水和食用油加热至升高相同的温度,通过比较______________来比较水和食用油吸收热量的多少。这里运用了__________的研究方法。
【答案】加热时间 转换法
【解析】实验用加热时间间接反映吸收热量的多少,本实验应用的是转换法
(3)表中是实验记录的数据:
如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给________加热更长时间,此时水吸收的热量________(选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
【答案】水 大于
【解析】水的比热容较大,吸放能力强,要使水食用油的温度变化相同,则水加热的时间更长,吸收的热量更多。
(4)实验结果表明,质量相等的不同物质,在升高相同的温度时,吸收的热量________,即不同物质的吸热能力一般________。__________(选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强。 【答案】不同 不同 水
【解析】根据Q=Cm∆t 可知升高相同的温度时吸收的热量的不同,是因为不同的物质吸热能力一般不同,所以水的吸热能力更强。
(5)物理学中,为了描述不同物质吸、放热的本领,引入了__________这一物理量。
【答案】比热容
【解析】 比热容是单位质量的某种物质,温度升高或是降低1℃时,吸收或是放出的热量
3.从教材提供的物质比热容信息中知道铝的比热容是0.88×103 J/(kg·℃)。关于铝的比热容,以下说法正确的是( )
A.1 kg铝在1 ℃时的热量是0.88×103 J
B.1 kg铝每升高1 ℃放出的热量是0.88×103 J
C.1 kg铝每降低1 ℃吸收的热量是0.88×103 J
D.1 kg铝每降低1 ℃放出的热量是0.88×103 J
【答案】 D
【解析】 比热容的意义是单位质量的某种物质,温度升高或是降低1℃时,吸收或是放出的热量
4.下列各种情况下比热容会发生变化的是( )
A.一杯煤油倒去一半 B.水凝结成冰
C.一块铁加工成铁屑 D.15 ℃的水变成45 ℃的水
【答案】B
【解析】 比热容是物质的一种特性,大小只与物质的种类和状态有关
5.如表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生变化,比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.100 g水的比热容是50 g水的比热容的两倍
【答案】 C
【解析】A.不同物质的比热容一般不同
B.物质的物态发生变化,比热容会发生变化
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.100 g水的比热容是50 g水的比热容是相同的
6.【易错题】经常下厨的小关发现,同时用相同的燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油,油的温度总是升高得快些。这是因为( )
A.水的比热容小,吸热后温度升高得快 B.油的比热容小,吸热后温度升高得快
C.在相同的时间内,水吸收的热量较多 D.在相同的时间内,油吸收的热量较多
【答案】 B
【解析】质量和初温相同的不同物质,吸收相同的热量时,比热容小的温度变化大
7、两个相同的容器分别装有质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.若升高相同的温度,则两液体吸收的热量相同
C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量
D.若升高相同的温度,则乙液体吸收的热量较多
【答案】 D
【解析】A.由图象可知相同时间甲液体温度变化大,甲液体的比热容小于乙液体的比热容
B.若升高相同的温度,则乙液体吸收的热量多
C.两个相同的容器分别装有质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热加热相同的时间,甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量
8.将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。经过一定时间后,观察到的现象如图所示。则三块金属放出的热量___(选填“相同”或“不同”),三块金属中比热容最大的是_ __。
【答案】不同 丙
【解析】质量和初温相同的不同物质,吸收相同的热量时,比热容小的温度变化大
9、在日常生活中,既可以用水来取暖,也可以用水来降温,主要是因为水具有( )
A.较高的沸点 B.较低的凝固点
C.较大的比热容 D.较小的密度
【答案】 C
【解析】水的比热容较大,吸收或放出相同热量,温度变化小
10、早春培育秧苗时,常采用晚上灌水护苗,白天排水助长的方法,这样做的原因是( )
A.灌入的水温度较高,所以可以防止秧苗冻坏
B.水的比热容大,放出的热量多,所以秧苗不会冻坏
C.泥土的温度高,所以白天把水放掉利于秧苗生长
D.泥土的比热容小,吸收热量少,所以白天泥土的温度比水的温度高
【答案】 B
【解析】水的比热容较大,吸收或放出相同热量,温度变化小
11、由实验测量可知,质量为100 g的实心金属球吸收2.3×103 J的热量后,温度升高了50 ℃,则该小球的比热容是____________J/(kg·℃)。查表可知,这种金属可能是____________。
几种物质的比热容[单位:J/(kg·℃)]
【答案】 0.46×103 钢或铁
【解析】根据Q=Cm∆t 可得C=Q/ m∆t 升高相同的温度时吸收的热量的不同,是因为不同的物质吸热能力一般不同,所以水的吸热能力更强。
12、为了取暖,每天需要给房间供热4.2×107 J,若流进房间散热器的水温是60 ℃,流出的水温是56 ℃,则每天需要质量为多少千克的水流经散热器?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】 2500Kg
【解析】:由题意知,水放出的热量:Q放=4.2×107 J,由Q放=cm△t变形得
每天需要水的质量:
m=Q放/c(t0-t)=4.2×107 J/4.2×103J/(kg·℃)×(60℃-56℃)=2500Kg
13、.一锅炉每天把3×103 kg的水加热到100 ℃,需要吸收的热量为1.008×109 J。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)水变化的温度。
(2)水的初温。
【答案】 20℃
【解析】(1)水的质量m=3×103 kg ,由Q=cm△t可得,
水变化的温度△t=Q/cm=1.008×109 J/4.2×103 J/(kg·℃)×3×103 kg=80℃
(3)、由△t=t-t0 得水的初温t0 =t-△t=100℃-80℃=20℃
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