比热容和热量的计算

一．重点知识分析
1.重要概念和公式
(1)热量的概念及公式Q=cmΔt
(3)比热容的概念
2.基本物理方法
控制变量法和对比法：通过质量相同的不同物质,吸收相同热量而升温不同引入比热容的概念；再复习比热容实验时实验应注意回答以下问题：
水和酒精的质量什么关系？
水和酒精吸收的热量是否相同？如何做到这一点？
水和酒精哪种物质升高的温度高？
如果让水和酒精升高相同的温度，哪种物质吸收的热量多？
3.易错易混淆的问题
(1)热量和温度是两个不同的物理量：温度是指物体的冷热程度，任何一个物体都有一定的温度，物体吸收热量温度可能升高，也可能不变；而热量是指物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少，它是内能变化的量度之一，它与物体温度高低无关，与温度的变化量成正比。
(2)内能和温度。广义来说，内能指物体所包含的总能量。包括分子无规则热运动动能，分子间的相互作用能，分子、原子内的能量等。在热学中，由于分子的动能跟温度有关；分子间的相互作用跟分子间的距离有关，所以内能跟温度、体积等都有关系，因此说，物体内能增大，温度一定升高是错的。对同一物体而言, 物体温度越高，物体具有的内能越大;物体温度升高，物体具有的内能就增大。
（3）热量和内能。热量是热传递过程中内能的变化量，而内能是状态量，因此不能说物体的热量，只能说物体吸收或放出的热量；热传递可以改变物体的内能，因此，物体吸收热量内能一定增加。（初中不考虑热传递和做功同时存在的情况），但物体内能增加不一定是因为物体吸热，还可能因为对物体做功。
（4）比热容和热量。比热容是物质的一种属性，它与热量、质量、温度、温度的变化都无关。但热量的多少由物质的比热容、质量、温度的变化三者共同决定，缺一不可。
（5）在利用Q=cmΔt计算热量时，一定要弄清各物理量的含义，注意区分温度“升高了”“升高到”“降低”“降低到”等易混淆的概念。
二．例题分析
热量、比热容在教材中所占篇幅较少，但中考试卷中必然出现，多以填空题和简算题为主，计算内容达到“理解”等级，难度以中、低档为主，在今后中考中涉及生产、生活实际应用问题(气候、环保等方面)的题目会逐渐增多。
1、炎热的盛夏，人站在水中时感到凉爽，而当人赤脚走在沙土上时却感到烫脚，这主要是因为水和沙土具有不同的 ( )
A.热量　　　 B.内能　　　 C.比热容 　　　D.温度
分析：热量、内能、比热都是物理学中三个重要的物理量，三者之间有区别也有联系，学生容易混淆，在沙滩上，水和沙子同时接收阳光照射，可谓加热条件相同，在相同时间内，物质所吸收到的热量是相同的，而在水中产生温度差的原因就在于水的比热容较大。
答案：C
2、 水的比热容比较大，人们往往利用它的这一特征为生产、生活服务．在下列事例中与水的这一特征无关的是 ( )
A.让热水流过散热器来取暖
B.在大的河流上建水电站，用水发电
C.晚上向秧田里灌水
D.汽车发动机用水循环冷却
分析：水冷系统、水热系统和冬秧灌水都是“水的比热容比较大”的典型应用，而水力发电并没有应用这一点，它主要利用了能量转化，水由于被举高产生巨大的势能，进而被转化为电能。
答案：B
3、用同种物质制成两个质量不等的物体，其比热容______________(填“相同”或“不同”)．质量均为1kg的铜块和铅块，如吸收了相等的热量，则铜块与铅块升高的温度之比为______________；若铜块温度升高了100℃，则它吸收了______________J的热。(c铜=3.9×102J/(kg·℃)，c铅=1.3×102J/(kg·℃ ))
分析：这是一道有关比热容计算的一道很好的综合题。 比热容是物质的特性，因此只要物质的状态不变，质量和体积等因素的改变是不会影响物质的比热容的，抓住“同种物质”可以得出“相同”的答案．后两问因为是热传递现象，所以用公式Q=cmΔt进行解题：

Q吸＝c铜m铜Δt＝3.9×102 J/(kg·℃)×1kg×100℃＝3.9×104J
答案：相同；1:3；3.9×104J
4、铝壶中装有3kg的水，放在煤气灶上加热，将水从20℃加热至沸腾(在1标准大气压下)，煤气灶共燃烧了48g煤气，在此过程中
(1)铝壶中的水吸收了多少热量？(水的比热c=4.2×103J/(kg·℃) )
(2)完全燃烧48g煤气可以放出多少热量？(煤气的热值q=4.2×107J/kg)
(3)如果认为铝壶中的水吸收了煤气灶放出的全部热量，则该煤气灶的效率是多少？
(4)实际加热过程中，铝壶也会吸热并向外界散热，那么该煤气灶的实际效率比你在(3)中求到的效率是高还是低？为什么？
分析：(1)(2)可以根据现象选择公式：
(1)是热传递，运用公式Q=cmΔt，其中Δt＝100℃－20℃＝80℃，
Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×80℃＝1.008×106J；
(2)是燃料燃烧放热，运用公式Q＝mq＝0.048kg×4.2×107J/kg＝2.016×106J；
(3)(4)根据效率问题的实质——有用的能量占总能量的比值，可以得出答案。
答案：(1)1.008×106J (2)2.016×106J
(3)100％
(4)低；因为存在热损失，最终水所得到的有用的能量减少了，所以效率降低。
5、给一定质量的水加热，其温度与时间的关系如图a图所示，若其他条件不变，仅将水的质量增加，则温度与时间的关系图线正确的是 ( )

A.a　　　　 B.b 　　　　C.c　　　　　D.d
分析：本题用数字图线表示物理规律，既考查了同学们的学科渗透的意识，又考查了同学们解决问题的能力。抓住题目中的关键字词“其他条件不变”，即加热条件不变。那么在相同时间内，物质所吸收的热量相同，所以加水前后，水在相同时刻Q吸相等，根据公式Q=cmΔt，当Q、c一定时，m越大，Δt越小。因此加水后的曲线斜率应小于原来的曲线a，同时应当考虑水沸腾时温度保持在沸点不变，故选择C。
答案：C
6、质量和初温都相等的铜和铝(c铜＜c铝)，放出相等的热量后相互接触，热量( )
A.一定从铜传给铝
B.一定从铝传给铜
C.不会发生热传递
D.不能确定是否发生热传递
分析：热量是由温度高的物体向温度低的物体传递，因此通过热量的公式Q=cmΔt，当Q、m一定时，c越大，可以得出Δt越小;又因为初温都相等，放出热量，所以铜的末温高于铝，一定从铜传给铝热量。
答案：B
7、为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，小刚和几个同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用相同的加热器给它们加热。加热器每分钟放出的热量相等，且放出的热量全部被水和煤油吸收。下表是同学们记录的实验数据，请你根据下表中的实验数据，回答下列问题：
液体（杯号）
体积
初温
加热时间
末温
水（1）
480mL
20℃
10min
50℃
煤油（2）
600mL
20℃
10min
80℃
水 （3）
480mL
20℃
10min
50℃
煤油（4）
600mL
20℃
5min
50℃
⑴分析比较_________号两个烧杯的实验数据，可以得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时，____________________________。
⑵分别比较1、2号和3、4号烧杯的实验数据，结合（1）中的结论，归纳后可得出结论：物体温度升高时吸收热量的多少与_________这几个因素有关。
分析：本题突出考查了实验方法：控制变量法和转化法。⑴在质量和升高的温度都相同时，根据热量的计算，比热容大的吸热多。而热量测不出来，但可以转化为加热时间来进行比较。
答案：（1）1、4；比热容大的吸热多。
（2）比热容、质量、升高的温度。