比热容、热值精讲及习题附答案

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1、比热容、热量的计算【重点难点解析】1.Q=cm△t,它只适用于物体温度改变时(升温或降温)物体吸收或放出热量的计算,对有物态变化的过程不能适用,如若不考虑,就会出错误。例质量为1kg的水,初温为20℃,当它完全吸收3.696×105J的热量,水的温度升高到多少摄氏度(1标准大气压)?根据Q吸=cm(t-to)水的末温t=×1kg+20℃=108℃,这个答案肯定是错误,因为水在标准大气压下的最高温度为100℃,如果不继续加热,就不会沸腾,若继续加热,水就会沸腾,但不升温,吸收的热量用来进行物态变化,所以水的末温只能升高到100℃。2.应用热量公式中

2、的有关温度的文字叙述应特别谨慎,不可乱套。“升高”、“升高了”、“降低”、“降低了”对应的都是温度的改变量△t,而不是t;而升高到、降低到对应的是物体的末温t。3.应用热量公式代人数量时各物理量的单位必须统一为国际单位。4.热平衡:两个温度不同的物体放在一起时,高温物体将放出热量,温度降低;低温物体吸收热量,温度升高,最后两物体温度相同,称为达到了热平衡。因此热平衡的唯一标志是温度相同。在热传递过程中,低温物体吸收的热量Q吸,高温物体放出热量Q放,如果没有热量损失,则Q吸=Q放,利用这个关系可以求出物质的比热或物体的质量或物体的温度。例1质量为3

3、00g的铜锅内,盛有1kg15℃的水,要把水烧开,需要多少热量?解析这是一个热量计算问题,要把锅内水烧开,既要考虑水吸收热量,又要考虑铜锅吸收的热量,另外,把水浇开一般是指在1标准大气压下即水的求温为10O℃,水盛在锅里,由于热传递它们的初温和末温分别相同。解:Q铜吸+Q水吸=c铜m铜(t-t0)+c水m水(t-t0)=(t-t0)(c铜m铜+c水m水)=(100℃-15℃)[0.39×103J/(kg·℃)×0.3kg+4.2×103J/(kg·℃)×1kg]=3.66945×105J答:要把锅里水烧开,需3.66945×105J的热量。说明:

4、解此题时,容易出现这样的问题:()只考虑到了水吸收热量忽视了铜锅的吸热,题中已知铜锅的质量,显著要求计算锅吸收热量;(2)对水的初温,铜锅的初温和末温没有弄清楚,这与沸点,热传递知识有关,这些知识苦学得不扎实便会发生上述问题;(3)公式字母混乱,且代数值时不带单位,即使结论的数值是正确的,但解题过程是错误的,这就要求我们注意字母和带单位的数值应“—一对应”。例2已知C铜>C铅,温度相同,质量相等的铜块和铅块,它们吸收相同热量后,将它们互相接触,则()A.热量由铜块传给铅块B.热量由铅块传给铜块C.铅块和铜块之间不发生热传递D.缺少条件,无法确定解

5、析解此题要抓住二点:(1)热传递的条件;(2)用控制变量法解题。物体间发生热传递的条件是:物体间存在着温度差,即热是温度高的物体传给温度低的物体,要判断铅块和铜块是否发生热传递,必须知道是哪个物体的末温高,由Q吸=cm(t-t0)得:t=.在Q吸、m、t0相同时,t只与c有关,c越大,t越小。∵c铜>c铅,∴t铜<t铅,即铜块的末温小于铅块的末温,热应该由铅块传给银,故正确选项是B(答:B)【难题巧解点拨】现举例说明初中热学习题中经常应用的巧解方法。例1已知几种金属的比热C铝>C铁>C铜,现把质量相同、温度相同(都为室温)的铝球、铁球和钢球投入质

6、量相同,温度都是100℃的三杯热水中,热平衡后,杯中水温度最低的是(杯不导热)()A.投入铝球的那个杯子B.投入铁球的那个杯C.投入铜球的那个杯D.条件不足,不能确定解法1常规解法(不等式法)对铝块和水、铁球和水,分别列出热平衡方程c铝m(t铝一to)=c水m水(t水一t铝)c铁m(t铁一t0)=c水m水(t水一t铁)÷得∵C铝>C铁∴(t水一t铝)(t铁一t0)>(t铝一t0)(t水一t铁)化简后为t水t铁十t铝t0>t水t铝十t铁t0即t铁(t水-t0)>t铝(t水-t0)故t铁>t铝同理可得t铜>t铁即t铝<t铁<t银解法2利用函数的增减性

7、用cx表示某一金属的比热,热平衡方程为cxm(t-to)=c水m水(t水一t)解得t=从③式很难看出平衡温度t是cx的增函数还是减函数,因为分子分母均含有未知量,为此,可将③式变形,把分子上的消掉。t==t0+从上式看出,t是cx的减函数,由于c铝>c铁>c铜,所以t铝<t铁<t铜,选A解法3极限法对于上述③式,令cx→0,有t→t水;令cx→∞,有t→t0。由此可知cx越大,t越小,选A。解法4假设法假设水的末温相同,即三个球升高的温度相同。∵Q吸=cm△t,m、△t相等,c铝>C铁>C铜,∴Q铝>Q铁>Q铜,即比热大的铝球吸收热最多,由热平衡

8、方程可知,投入铝球的那杯水放出的热量最多,所以,三杯中的水末温不可能一样,应该是投入铝球的那杯水温度降低最多,末温最低。解法5图像法如下

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