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- 2021-11-11 发布
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3. 比热容
图1-3-1
一 实验探究:比较不同物质的吸热能力
实验器材:水、铁砂、温度计、天平和停表,如图1-3-2所示。
图1-3-2
25
设计实验:用两支相同的试管、同一酒精灯加热,比较水和铁砂在升高相同温度的情况下,加热时间的长短(即吸收热量的多少)来判断它们的吸热能力。
研究方法:控制变量法、转换法。
实验结论:物质吸收热量的多少,不仅与其质量及温度的变化有关,还与__________________有关。
评估交流:(1)加热相同的时间,反映了水和铁砂吸收相同的热量(转换法)。
(2)另一种实验方法:用两支相同的试管、同一酒精灯,加热相同的时间,比较水和铁砂升高的温度来判断它们的吸热能力。
二 比热容
如果质量为m的某种物质从外界吸收热量Q,温度升高了Δt,则________即是这种物质的比热容,用符号________表示,单位是________。
[点拨](1)比热容是描述不同物质吸、放热能力的物理量。单位质量的某种物质,温度降低1 ℃放出的热量,与它温度升高1 ℃吸收的热量________。(2)比热容是物质本身的一种特性,它只与物质的种类和状态有关。
三 热量的计算
吸热公式:Q吸=cm(t-t0);
放热公式:Q放=cm(t0-t)。
类型一 比较不同物质的吸热能力
例1 2016·聊城 在“比较不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如图1-3-3所示。
25
图1-3-3
(1)实验中应量取________相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。
(2)用相同规格的电加热器加热甲、乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过____________来比较甲、乙两种液体吸收热量的多少。
(3)实验记录的数据如下表所示,分析实验数据可知,________液体的吸热能力较强。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
[实验点拨]“比较不同物质的吸热能力”的实验注意事项
(1)选用两个规格相同的电加热器,其目的是在相同的时间内提供的热量相等,这样可以保证两种液体在相同的时间内吸收相同的热量。
(2)控制两种液体的质量相同,而不是体积相同。
(3)吸热能力的比较方法:①取相同质量的不同物质,使它们升高相同的温度,比较加热时间,加热时间长的物质吸热能力强;②取相同质量的不同物质,使它们吸收相同的
热量,即加热相同时间,比较升高的温度,温度升高少的物质吸热能力强。
类型二 比热容及其应用
例2 下列关于比热容的说法,正确的是( )
A.质量大、温度高的物体,比热容一定大
B.将一瓶酒精倒掉一半,则瓶内酒精的比热容为原来的一半
C.各种物质都有自己的比热容,比热容是物质的特性之一
D.比热容相同的物质,一定是同一种物质
[易错辨析]比热容是物质的一种特性,是反映物质吸、放热能力大小的物理量,
25
它的大小只与物质的种类和状态有关,与其他因素(如物体的质量、吸放热、温度高低等)无关。不同物质的比热容一般不同。
例3 水具有比热容较大的特点,以下现象中不能用此特点解释的是( )
A.冷却汽车发动机,采用循环流动的水
B.夏天,在教室的地面上洒些水会觉得更凉快
C.育秧时,为了防止霜冻,常在傍晚时向秧田里灌水
D.冬季北方楼房中的“暖气”,用水做介质
[方法指导]从两个角度理解比热容
两个角度
物质的吸、放热本领
物质温度改变的难易程度
具体说明
物质的比热容大表示:吸热本领强
物质的比热容大表示:温度难以改变
物质的比热容小表示:吸热本领弱
物质的比热容小表示:温度容易改变
解释
质量相同的不同物质升高(或降低)相同的温度,比热容越大,吸收(或放出)的热量越多;比热容越小,吸收(或放出)的热量越少
质量相同的不同物质吸收或放出相同的热量,比热容越大,温度改变得越少;比热容越小,温度改变得越多
类型三 有关热量的计算
例4 在标准大气压下,温度为40 ℃、质量为2 t的水吸收5.46×108 J的热量,水的温度升高[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]( )
A.105 ℃ B.100 ℃
C.65 ℃ D.60 ℃
25
[方法指导]四点理解热量的计算
(1)明确热量的计算公式:Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)。
(2)注意物体吸收或放出热量的多少与物质的比热容、质量和温度的变化量三个因素都有关系,而与物体的温度没有关系,注意区分“升高了”和“升高到”,以及“降低了”和“降低到”等关键词。
(3)各物理量的单位必须统一,即温度t的单位用 ℃,质量m的单位用 kg,热量Q的单位用 J,比热容c的单位用J/(kg·℃)。
(4)公式只适用于不发生物态变化时升温(或降温)过程中吸收(或放出)的热量的计算。
25
课堂反馈(三)A
[比热容的理解及应用]
1.小明和小华同学在做“比较水与煤油吸热能力”的实验时,使用了如图C1-3-1所示的装置。
图C1-3-1
(1)设计实验方案时,他们确定以下需控制的变量,其中多余的是( )
A.采用完全相同的加热方式 B.酒精灯里所加的酒精量相同
C.取相同质量的水和煤油 D.盛放水和煤油的容器相同
(2)在实验过程中,如果使这两种物质上升相同的温度,则可以通过比较______________________来研究水和煤油的吸热能力。
2.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),其表示的物理意义是:________________________________________;相同质量的煤油和菜籽油,在吸收相同的热量时,煤油的温度变化较小,这说明煤油的比热容________(选填“>”“<”或“=”)菜籽油的比热容。
3.下列各种情况中,物质的比热容会变化的是( )
A.一杯水倒掉一半 B.水凝固成冰
C.0 ℃的水变成4 ℃的水 D.将铁块锉成铁球
4.拖拉机发动机用循环流动的水进行冷却,是因为水具有( )
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A.较低的凝固点 B.较大的比热容
C.较差的导热性 D.较好的透明性
5.在烈日当空的海边玩耍,海滩上的沙子热得烫脚,而海水却凉凉的,主要是因为( )
A.海水的密度较大 B.海水的比热容较大
C.沙子的密度较大 D.沙子的比热容较大
25
课堂反馈(三)B
[有关热量的计算]
1.物体的初温记为t0,末温记为t,则物体吸收热量的公式为:______________,物体放出热量的公式为:______________;物体吸收或放出热量的多少与____________________、____________________、____________________有关,与温度的高低无关。
2.一杯水由80 ℃降至20 ℃放出的热量为Q1,同样一杯水由30 ℃升高到70 ℃吸收的热量为Q2,则( )
A.Q1<Q2 B.Q1>Q2
C.Q1=Q2 D.无法比较
3.如图C1-3-2所示的太阳能热水器中储有200 kg的水,水温从20 ℃升高到70 ℃,其吸收的热量是__________J。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
图C1-3-2
4.两铝块的质量之比为1∶4,升高温度之比是2∶1,则两铝块的比热容之比为________,吸收热量之比为________。
5.已知煤油的比热容为2.1×103 J/(kg·℃),对于质量为2 kg、初温为30 ℃的煤油:
(1)当温度降低到10 ℃时,放出的热量是多少?
(2)当温度升高10 ℃时,吸收的热量是多少?
25
课时作业(三)A
[第一章 3.比热容 第1课时 比热容的理解及应用]
一、选择题
1.[2016·丹东] 如图3-K-1所示,为了引入比热容这个物理量,某实验小组做了“比较水和食用油吸热情况”的实验,该实验中需要控制一些变量,下列说法不正确的是( )
图3-K-1
A.相同规格的电加热器
B.相同质量的水和食用油
C.相同体积的水和食用油
D.使水和食用油升高相同的温度
2.如图3-K-2所示,林红同学用两个同样的烧杯,分别装上质量和初温都相同的水和煤油,用两个相同的酒精灯分别同时加热,用温度计每隔1 min记录一次它们的温度并绘制出图像,如图3-K-3所示的图像中能正确反映实验事实的是( )
图3-K-2
25
图3-K-3
3.两个相同的容器分别装有质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图3-K-4所示。根据图线可知( )
图3-K-4
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.升高相同的温度时,两种液体吸收的热量相同
C.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热时间相同,甲液体比乙液体温度升高得多
4. 关于比热容,下列说法正确的是( )
A. 物体吸收的热量越多,物质的比热容越大
B. 物体的温度变化越大,物质的比热容越大
C. 物体的质量越大,物质的比热容越大
D. 物质的比热容与温度、质量都没有关系
5.初春培育水稻秧苗时,为了不使秧苗受冻,下列做法中正确的是( )
A.早晨多灌水,傍晚多排水
B.早晨多排水,傍晚多灌水
25
C.早晨和傍晚都要多灌水
D.早晨和傍晚都不要灌水
6.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜。”这句谚语反映了我国新疆的某些地区夏季昼夜气温变化显著。其主要原因是砂石比水具有较小的( )
A.热量 B.内能 C.比热容 D.热值
7.冬天,室内取暖的暖气,是让管道中流动的热水慢慢地流过散热器,其原因是( )
A.水比较便宜 B.水的密度小
C.水的比热容大 D.水的沸点高
8.2017·株洲如图3-K-5所示为海风形成的示意图,海风形成的根本原因是:与海洋相比,陆地的( )
图3-K-5
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
二、填空题
9.如图3-K-6所示是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。该实验装置中,试管内分别装质量相等的沙子和水,其他都相同。在相同的加热时间内,沙子和水吸收的热量________(选填“相同”或“不同”),若水升高温度比沙子低,则________的吸热能力强。
图3-K-6
25
10.林红同学在做“比较水和牛奶吸热升温特点”的实验后,绘制了如图3-K-7所示的温度随时间变化的图像。实验中水和牛奶吸热的多少是通过______________(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的;由图像可知牛奶的比热容______________(选填“较大”或“较小”)。
图3-K-7
11.如图3-K-8所示是某物质的熔化图像。当熔化结束后,继续加热升温过程中,未沸腾前,其比热容大小________(选填“变大”“变小”或“不变”);其中ab段的比热容______________(选填“大于”“等于”或“小于”)cd段的比热容。
图3-K-8
12.下表列出了由实验测定的几种物质的比热容,单位是J/(kg·℃)。认真阅读表中数据,你一定有所发现,请写出其中任意三条:
水
4.2×103
冰
2.1×103
铝
0.88×103
铜
0.39×103
酒精
2.4×103
蓖麻油
1.8×103
干泥土
0.84×103
水银
0.14×103
煤油
2.1×103
砂石
0.92×103
铁、钢
0.46×103
铅
0.13×103
(1)________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________。
(3)________________________________________________________________________。
三、实验探究题
25
13. 为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图3-K-9所示的实验。用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值,并用钟表记录加热时间。实验数据记录如下表。
图3-K-9
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
68
(1)在实验过程中控制加热时间相同,通过比较__________________来研究水和食用油吸热能力的差异。
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给________加热更长的时间,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。
(3)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同,物质的这种特性用__________这个物理量来描述。
14.如图3-K-10甲所示,在“探究不同物质吸热能力”的实验中:
图3-K-10
(1)在两个相同的烧杯中加入初温相同、________相同的水和煤油(ρ水>ρ煤油)。选用相同电加热器的目的是:使水和煤油在相同时间内____________________________。
(2)水和煤油的温度随时间变化的图像如图乙所示。
①根据图甲可判断出a物质是__________。
②根据图乙可判断出__________的吸热能力强。
25
(3)本实验采用的物理研究方法是__________、______________。
25
课时作业(三)B
[第一章 3.比热容 第2课时 有关热量的计算]
一、选择题
1.[2016·六盘水] 质量相等的铜块和铝块,升高相同温度时(已知c铝>c铜),下列说法正确的是( )
A.二者吸收的热量一样多
B.铜块吸收的热量多
C.铝块吸收的热量多
D.无法比较它们吸收热量的多少
2.质量相等的水和砂石,吸收了相等的热量后( )
A.砂石的温度高
B.水的温度高
C.砂石的温度升高得多
D.水的温度升高得多
3. 已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则质量为2 kg的水,温度由25 ℃降低到20 ℃放出的热量是( )
A. 4.2×104 J B. 2.1×105 J
C. 1.68×105 J D. 3.78×105 J
4.将质量相同、材料不同的三块金属甲、乙、丙,加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。经过一段时间后,观察到如图3-K-11所示的现象。由此说明三块金属的比热容( )
25
图3-K-11
A.甲最大 B.乙最大
C.丙最大 D.一样大
5.质量和初温都相等的铜块和铝块(铜的比热容小于铝的比热容),放出相等热量后相接触,热传递的方向是( )
A.从铜块传向铝块
B.从铝块传向铜块
C.不发生热传递
D.不能确定
6.一杯开水,从刚倒入杯中到可以喝的这一段时间内,放出的热量大约是( )
A.500 J B.5000 J
C.5×104 J D.5×105 J
7.甲、乙两物体,质量之比为1∶2,吸收相同的热量,升高的温度之比为2∶1,则两种物质的比热容之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
8.用两个相同的电加热器给质量相同的物质甲和水加热,它们的温度随加热时间的变化关系如图3-K-12所示,据此判断物质甲的比热容为( )
图3-K-12
A.2.1×103 J/(kg·℃)
B.4.2×103 J/(kg·℃)
C.1.2×103 J/(kg·℃)
D.条件不足,不能确定
25
二、填空题
9.已知c铜<c铁,质量相等的铜块和铁块,在吸收了相等的热量后,则它们升高的温度Δt铜________Δt铁;如果它们升高的温度相等,则吸收的热量Q铜________Q铁。(均选填“>”“=”或“<”)
10.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),将质量为10 kg的水从30 ℃加热到80 ℃,需要吸收的热量是__________J;如果将水倒去后,剩余水的比热容为__________J/(kg·℃)。
11.在标准大气压下,质量为2 kg、初温为80 ℃的水,吸收3.36×105 J的热量后,升高的温度为_______℃。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
12.[2016·菏泽] 夏天,小红将一瓶质量为0.5 kg的矿泉水放入电冰箱的冷藏室,矿泉水的温度由37 ℃降至7 ℃,此瓶矿泉水________(选填“吸收”或“放出”)的热量为________J。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
13.小红对冰加热,她根据冰熔化成水直到沸腾的过程的记录数据,绘制成如图3-K-13所示的温度随时间变化的图像。图像中的________段是熔化过程,已知冰的比热容是2.1×103 J/(kg·℃),在对100 g冰加热的前2 min内冰吸热________J。
图3-K-13
14.完全燃烧0.3 m3的天然气来加热水箱中的水,放出的热量是______________J;若放出热量的84%被水吸收,则可以将水箱中20 kg、20 ℃的水加热到________ ℃。[天然气的热值为3.0×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),大气压为标准大气压]
15.如图3-K-14所示是冷水与热水混合时,温度随时间变化的图像,假设在热传递过程中没有热量损失,那么,由图中所给的信息可知,冷水与热水的质量之比是________,冷水吸收的热量与热水放出的热量之比是________。
25
图3-K-14
三、计算题
16.把质量为500 g、温度为40 ℃的铝块加热到100 ℃,铝块吸收了多少热量?如果这些热量用来给水加热,能使多少千克20 ℃的水升高到40 ℃?[c铝=0.88×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
17.质量为10 kg的水从20 ℃升高到96 ℃,需要吸收多少热量?若这些热量由燃烧沼气提供,则需要完全燃烧多少立方米的沼气?[设沼气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,c水=4.2×103 J/(kg·℃),q沼气=1.9×107 J/m3]
18.甲、乙两物体质量相等、初温相同,把甲投入一杯热水中,热平衡后水温降低了Δ
25
t,把甲捞出后(设水与热均未损失),再将乙投入这杯热水,热平衡后水温又降低了Δt。由此可得出( )
A.甲的比热容大
B.乙的比热容大
C.甲、乙的比热容一样大
D.无法确定
19.某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装6 kg的水,水的表面积为0.1 m2,经太阳光垂直照射15 min,水温升高了5 ℃。问:
(1)实验时6 kg的水15 min内吸收了多少热量?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)平均每分钟1 m2水面吸收的热量是多少?
(3)若用加热的方式使相同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧多少立方米的液化气?(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收,液化气的热值是5.0×107 J/m3)
25
详解详析
【新知梳理】
一、它是什么物质(物质的种类)
二、 c J/(kg·℃) 相等
【应用示例】
例1 (1)质量 (2)加热时间的长短 (3)甲
[解析] (1)比较不同物质吸热能力的实验中,应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。
(2)用相同的电加热器加热相同的时间,放出的热量就是相等的,这样甲、乙两种液体吸收的热量也就是相等的,所以物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。
(3)由表中实验数据可知,甲液体升高4 ℃与乙液体升高8 ℃所需要的加热时间相同,即吸收的热量相同时,甲液体升高的温度小于乙液体升高的温度,所以甲液体的吸热能力较强。
例2 C [解析] 比热容是物质本身的一种特性,它与物质质量和温度的高低无关,故A、B两项错误,C项正确;同种物质在同一物态下的比热容一定是相同的,但有些不同种类的物质它们的比热容也是相同的,故D项错误。
例3 B [解析] 因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水冷却汽车发动机,故A选项不符合题意;夏天在教室的地面上洒一些水会觉得更凉快,这是因为水蒸发吸热,导致气温降低,故而感觉凉快,故B选项符合题意;傍晚时向稻田里多灌水,是利用了水的比热容大,在质量一定、放出热量相同的情况下,水的温度降低得少,可防止秧苗被冻坏,故C选项不符合题意;因为相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以暖气中用水做介质,故D选项不符合题意。
例4 D [解析] 由c=得,Δt===65 ℃,因在标准大气压下,水的沸点是100 ℃,所以水的温度只能升高60 ℃,故选D。
【课堂反馈A】
1.(1)B (2)加热时间的长短
2.1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃,吸收(或放出)的热量为4.2×103 J >
25
[解析] (1)水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是:1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃,吸收(或放出)的热量为4.2×103 J。
(2)相同质量的煤油和菜籽油,在吸收相同的热量时,煤油的温度变化较小,由Q吸=cmΔt得,c=,这说明煤油的比热容大于菜籽油的比热容。
3.B [解析] 物质的比热容是物质本身的一种特性,与其质量、温度、形状无关,故A、C、D情况下物质的比热容不会发生变化。水凝结成冰,物质状态发生改变,比热容也会发生改变。
4.B 5.B
【课时作业A】
1.C [解析] 为了确保水和食用油在相同时间内吸收相同的热量,必须用相同规格的电加热器和相同的容器,故A正确;实验中,需控制水和食用油的质量相同,因此要取相同质量的水和食用油,不可以取相同体积的水和食用油,故B正确,C错误;实验中,可通过比较水和食用油在质量相等、升高相同的温度时吸收热量的多少来比较水和食用油的吸热情况,故D正确。
2.C [解析] (1)用相同的酒精灯加热相同的时间,水和煤油吸收的热量是相同的,所以A、B错误;(2)水的吸热能力比煤油的吸热能力强,相同时间吸收相同的热量,煤油的温度变化更快,所以C正确,D错误。
3.A [解析] 用同一热源加热相同时间,甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量。由图像可以看出,加热时间相同时,乙液体温度升高得多,故要升高相同的温度,需对甲液体的加热时间更长,所以甲液体的比热容大于乙液体的比热容。
4.D
5.B [解析] 因为水的比热容比较大,夜间多灌水,水降温向外放热可使地间降温不至于太快,对秧苗起保温作用;白天放水,秧苗可以吸收充足的热量,升高温度,有利于生长,故选B。
6.C [解析] 我国新疆的某些地区夏季昼夜气温变化显著,是由于这些地区都是沙漠或砂石,没有水,而砂石的比热容远远小于水的比热容,在吸收同样多的热量时砂石温度升高得快,故中午温度很高;同样,在放出同样多的热量时砂石温度降低得也很快,故夜晚和早上温度很低。
7.C [解析] 因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以暖气装置中用水来供热。
8.A
25
9.相同 水
[解析] 实验中,用相同的酒精灯进行加热,物体吸收热量的多少是通过加热时间来反映的,给沙子和水加热相同的时间,它们吸收的热量是相同的;吸收相同的热量,水升高温度比沙子低,说明水的比热容大于沙子的比热容,即水的吸热能力强。
10.加热时间 较小
[解析] 实验中,通过加热时间来反映物体吸热的多少;牛奶的质量和水的质量相同,在吸热相同时,由图像可知,牛奶的温度升得较高,由c=可知,牛奶的比热容较小。
11.不变 小于
[解析] (1)比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,所以不同物质的比热容一般不同;同种物质状态不同时比热容一般不同,该物质熔化结束后,继续加热升温过程中其比热容大小不变。
(2)根据图像,加热相同时间,ab段温度上升比cd段更快,所以ab段的比热容小于cd段的比热容。
12.(1)比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容
(2)在常见的物质中,水的比热容最大
(3)有个别的不同物质,它们的比热容相同(如冰、煤油)(本题的答案不唯一,只要正确、合理即可)
13.(1)升高的温度(或温度升高的多少)
(2)水 大于 (3)比热容
[解析] (1)在实验过程中控制加热时间相同,通过比较升高的温度(或温度升高的多少)来研究水和食用油吸热能力的差异。
(2)由表中数据知,水的吸热能力大于食用油的吸热能力,所以如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间。因为选用相同的酒精灯加热,所以加热时间长的物质吸收的热量多,即水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
(3)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同,此实验中,水的吸热能力大于食用油的吸热能力,物质的这种特性用比热容这个物理量来描述。
14.[全品导学号:29492082](1)质量 吸收相同的热量
(2)①水 ②水(或a)
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(3)控制变量法 转换法
【课堂反馈B】
1.Q吸=cm(t-t0) Q放=cm(t0-t) 物质的比热容 物体的质量 物体温度的变化值
2.B [解析] 同样一杯水,由80 ℃降至20 ℃时,降低的温度为Δt1=80 ℃-20 ℃=60 ℃,由30 ℃升高到70 ℃时,升高的温度为Δt2=70 ℃-30 ℃=40 ℃;根据公式Q=cmΔt可知,在比热容和质量一定时,吸收或放出的热量取决于温度的变化量,Δt越大,则吸收或放出的热量越多,所以Q1>Q2。
3.4.2×107 [解析] 水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×107 J。
4.1∶1 1∶2
5.(1)8.4×104 J
(2)4.2×104 J
【课时作业B】
1.C
2.C [解析] 因为水和砂石的质量相等,且c水>c砂石,根据c=可知:Δt=,则当二者吸收相同的热量后,砂石温度升高得多。
3.A 4.C
5.B [解析] 铜的比热容小于铝的比热容,质量、初温都相等的铜块和铝块放出相等热量后,由Δt=可知:铜块的温度下降得多,铜块的末温低于铝块的末温,两者相接触后,热量由高温的铝块传向低温的铜块,所以B正确。
6.C [解析] 开水的温度大约是100 ℃,水温约40 ℃时可以喝,一杯水大约是0.25 kg;水放出的热量:Q放=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×60 ℃=6.3×104 J;比较各选项,C选项比较接近。
7.A [解析] Q1=Q2,即c1m1Δt1=c2m2Δt2,则==11。
8.A
9.> <
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[解析] 因为c铜<c铁,则质量相等的铜块和铁块吸收了相等的热量后,由Δt=可知,铜块升高的温度大于铁块升高的温度;如果它们升高的温度相等,由Q=cmΔt可知,铜块吸收的热量小于铁块吸收的热量。
10.2.1×106 4.2×103
11.20
[解析] Δt===40 ℃,但标准大气压下水的沸点是100 ℃,所以升高的温度为20 ℃。
12.放出 6.3×104
[解析] 矿泉水的温度由37 ℃降至7 ℃,由于温度降低,所以这瓶矿泉水将放出热量;放出的热量:Q放=cm(t0-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(37 ℃-7 ℃)=6.3×104 J。
13.BC 8.4×103
14.9×106 100
[解析] (1)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=0.3 m3×3.0×107 J/m3=9×106 J。
(2)水吸收的热量:Q吸=84%Q放=84%×9×106 J=7.56×106 J,
因为Q=cm(t-t0)
则水的末温为t=+t0=+20 ℃=110 ℃,
因为在标准大气压下水的沸点为100 ℃,且水沸腾后继续吸热温度不变,所以水的实际末温为100 ℃。
15.2∶1 1∶1
[解析] 由图可知:热水的初温为80 ℃、末温为40 ℃,Δt热=80 ℃-40 ℃=40 ℃;冷水的初温为20 ℃、末温为40 ℃,Δt冷=40 ℃-20 ℃=20 ℃。
根据热平衡方程Q吸=Q放,则Q吸∶Q放=1∶1,
所以c水m冷Δt冷=c水m热Δt热。
即4.2×103 J/(kg·℃)×m冷×20 ℃=4.2×103 J/(kg·℃)×m热×40 ℃。
则m冷∶m热=2∶1。
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16.铝的比热容为0.88×103 J/(kg·℃),
铝块从40 ℃升高到100 ℃吸收的热量:
Q吸=c铝m铝(t-t0)=0.88×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(100 ℃-40 ℃)=2.64×104 J。
水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),
又Q吸=c水m水(t′-t0′),
由此求出水的质量:m水==≈0.31 kg。
17.10 kg的水从20 ℃升高到96 ℃所吸收的热量:
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(96 ℃-20 ℃)=3.192×106 J;
已知沼气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则Q放=Q吸=3.192×106 J,
需要完全燃烧沼气的体积:
V===0.168 m3。
18.B
19.(1)Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×6 kg×5 ℃=1.26×105 J。
(2)水面吸收热量的功率:
P===8.4×104 J/(min·m2),即平均每分钟1 m2水面吸收的热量是8.4×104 J。
(3)由q=得:
V===2.52×10-3 m3。
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