1、第 16 讲 比热容16.1 学习提要16.1.1 燃料的热值1. 热值的概念燃料燃烧时能放出热量，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不一样。1 千克某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，用字母 q 表示。2. 热值的定义热值的定义式为 q=Q/m3. 热值的单位在国际单位制中，热值的单位是焦/千克（J/Kg） ，读作“焦每千克” 。16.1.2 比热容1. 比热容的概念比热容简称比热，用字母 c 表示，是物质的特性之一，每种物质都有自己的比热容。比热容是指单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1吸收（或者放出）的热量。2. 比热容的定义式比热容的定义式为 c = Q/mt3.比
2、热容的单位比热容的单位是一个组合单位，在国际单位制中，比热容的单位是焦/（千克.） ，读作“焦每千克摄氏度” 。4. 比热容的测定比热容是物质的特性之一，在许多热学问题上都要用到，所以测定物质的比热容很重要。在热传递过程中，如果没有热量的损失，那么低温物体吸收的热量应该等于高温物体放出的热量。（1） 实验原理：热平衡方程式 Q 吸= Q 放 （2） 实验方法：实验室一般采用混合法来测定物质的比热容。（3） 实验器材：量热器、天平、温度计、待测金属块、适量的常温下的水和沸水。（4） 实验步骤：用天平分别测量小桶、搅动器、适量的常温下的水、待测金属块的质量；将金属块放入沸水（100）中加热一段时间
3、；在量热器小筒内装入适量的常温下的水，并用温度计测出水的温度 t1；将金属块从沸水中取出，投入量热器的小筒内，合上盖子，用搅拌器上下搅动，直到量热器中温度达到稳定为止。用温度计测出混合温度 t2.（5） 实验结果：设量热器和搅拌器是由比热容为 c 的同种物质做成，总质量为 m；适量的常温下的水质量为 m 水 ，比热容为 c 水 ；待测金属块的质量为 m 金 ，比热容为 c 金 。由于量热器、搅拌器、常温下的水的初温均为 t1，待测金属块的初温为t2=100，混合后温度为 t2。由热平衡方程式 Q 吸 = Q 放 。可得cm(t1-t2)+c 水 m 水 （t 2-t1）= c 金 m 金 （t
4、 0-t2）c 金 =(cm+c 水 m 水 )（t 2-t1）/m 金 (t0-t2)16.2 难点释疑16.2.1 温度和热量温度表示物体的冷热程度。不论物体处于哪一种状态，总有某一个确定的温度。物体在热传递过程中温度会发生变化，物体从外界吸收热量，其温度一般会上升；物体向外界放出热量，其温度一般会下降。当吸收热量和放出热量的过程结束后，物体的温度仍然有一个确定的值。热量是物体在热传递过程中，吸收或放出热的多少。一个物体有某一个确定的温度值，并不能说一个物体就具有多少热量。所以不能说温度高的物体热量大，也不能说同一温度质量大的物体热量大。热量的多少只有在热传递过程中才具有意义。说的明确一点
5、，热量只有在物体的温度发生变化或内能发生变化时才具有意义。物体的温度是某一个确定的值，对应于物体处于某一种状态。物体吸收（或者放出）的热量是某一个确定的值，对应于物体一定的温度变化（或物态变化） 。在热传度过程中，物体吸收热量，温度会升高；放出热量，温度会降低，它反映了物体的两个不同的状态之间的一个变化过程。16.2.2 量热器的使用量热器是热学实验的重要仪器。在测定物质的比热容等实验中，它能使物体与水之间进行热交换，又能减少热量损失。其结构如图 16-1 所示，其中 A、B 为大小两铜质圆筒，C 为木架，D 为木（或电木）盖，盖上有两个孔，中间较大的一个孔（附软木塞）插温度计用，边上较小的一
6、个孔插铜质搅拌器。在用量热器测定物质（如铅块）的比热容时，应注意：装入小筒内的水要适量，以能浸没金属块为宜；金属块从沸水中取出到投入小筒内，动作要快，投入后要立即合上盖子，尽可能减小热损失，且投入的金属块不得带有沸水；用搅拌器上下搅动，使液体的上下温度迅速均匀；初温和混合温度的读取方法，已在“温度计的使用”中有过说明；小筒和搅动器、水、金属块的质量用天平测量。粗略的测量比热容时，可忽略小筒和搅动器的吸热和放热，稍精确的测量则不能忽略。16.3 例题解析16.3.1 比热容概念的形成例 1 为研究物质的某种特性，某同学选取水、煤油两种物质做实验，表 16-1 记录了实验测得的数据及设法求得的有关
7、数据。请根据表 16-1 中所提供的数据进行分析：（1） 可初步归纳出的结论是_；（2） 为进一步研究物质的特性，该同学还应设计和增加表 16-1 中第 7 列（空栏）项目的名称是_，请在该空栏下的空格中填入适当的数据，并由此可归纳出的结论是_，在物理学中如果要用一个物理量来反应第 7 列中概括出物质的特性，那么这个物理量的定义为_。【解析】 （1）对表 16-1 中的数据进行仔细分析可知，在这个实验中，所运用的研究方法是控制变量法。分析比较第 1 行与第 2 行（或第 4 行与第 5 行）的数据可以发现，实验所控制的变量分别为物质的种类和质量，研究吸收的热量跟升高的温度之间的关系。水或煤油的
8、质量相等，当升高的温度增大到 2 倍，它吸收的热量也增大到 2 倍，由此可以得出结论 1：质量相等的同种物质，吸收的热量跟它升高的温度成正比。分析比较第 2 行与第 3 行（或第 5 行与第 6 行）的数据可以发现，实验控制的变量分别是物质的种类和升高的温度，研究吸收的热量跟质量之间的关系。水或煤油升高的温度相同，当质量增大到 2 倍，它吸收的热量也增大到 2 倍。由此可以得出结论 2：升到温度相同的同种物质，吸收的热量跟它的质量成正比。分析比较第 1 行与第 4 行（或第 2 行与第 5 行、第 3 行与第 6 行）的数据可以发现，实验所控制的变量分别为质量和升高的温度，研究吸收热量跟物质种
9、类之间的关系。质量相同的水或煤油，升高的温度也相同，然而吸收的热量不同。由此可以得出结论 3：质量相等，升高温度相同的不同物质，吸收的热量多少跟物质的种类有关。（2）再对表 16-1 中的数据进行分析，发现第 1 行与第 6 行的数据中，质量、升高的温度、物质的种类都不相同，那么，如何来比较这两次水和煤油的吸热本领呢？显然，可以与密度、压强等概念形成过程所采用的方法想类比，选择一个比较的标准，这个标准为：单位质量、温度升高 1吸热的多少。因此，表 16-1 中第 7 列（空栏）项目的名称是：单位质量、温度升高 1吸收的热量。通过计算可知，第 7 列的数据分别是 4.2*103J/（Kg . ）
10、 、4.2*10 3J/（Kg . ） 、4.2*10 3J/（Kg . ） 、2.1*10 3J/（Kg . ） 、2.1*103J/（Kg . ） 、2.1*10 3J/（Kg . ） 。分析这一列数据，可得出结论：对于确定的物质来说（如水或煤油） ，物质吸收的热量跟它的质量、升高的温度之比是一个确定的值。它跟吸收热量、质量、升高的温度均无关，而对于不同物质，这个比值却是不同的。在物理学中如果要用一个物理量来反应物质的这种特性（吸热是本领） ，这个物理量的定义应为：单位质量的某种物质，温度升高 1吸收的热量。16.3.2 用热量计算公式解题例 2 有甲乙两个温度和质量都相同的金属球，先把甲
11、放入盛有热水的杯中，热平衡后水温降低了 11，把甲球取出，再把乙球放入杯中，热平衡后，水温又降低了 11，则两球比热容的大小关系是（ ）A c 甲 c 乙B c 甲 =c 乙C c 甲 t 乙 ，根据 c甲 m 甲 t 甲 =c 乙 m 乙 t 乙 ，有 c 甲 c 铁 c 铜 ）6. 上海市重大公共绿地建设工程之一的太平桥绿地已于 2001 年 6 月 8 日竣工。绿地中的人工湖具有“吸热”功能，炎夏时它能大大降低周边地区的热岛效应。若人工湖湖水的质量为 1.0107kg，水温升高 2，则湖水吸收的热量为_J。 （已知 c水 =4.2103J/（kg） ）7. 表 16-2 为某同学根据中央
12、电视台天气预报栏目记录的上海和兰州两地某年 5 月 3日到 5 月 5 日三天内每日气温的最高值和最低值。从表 16-2 中可以看出_现象，造成这种现象的主要原因是_。8. 关于热量和温度，下列说法正确的是（ ）A. 物体温度越高，所含热量越多B. 物体温度降低，吸收的热量越少C. 物体的质量越大，放出的热量越多D. 以上说法都不对9. 质量、温度都相同的两块不同金属，吸收相同的热量后（ ）A. 两金属块温度相等B. 比热容较大的金属块温度高C. 比热容较小的金属块温度高D. 无法比较两金属块温度的高低10.汽车发动机用水作冷却剂是因为（ ）A. 水的密度大B. 水没有腐蚀作用C. 取水方便D
13、. 水的比热容大11.下列说法中，能反映物体放出热量多少跟物质种类有关的是（ ）A. 相同质量的同种物质，降低不同温度，放出的热量不同B. 相同质量的不同物质，降低相同温度，放出的热量一般不同C. 不同质量的同种物质，降低相同温度，放出的热量不同D. 以上说法都可以12.由吸热公式得到 c=Q/mt，那么物质的比热容跟（ ）A. 物体吸收的热量 Q 成正比B. 物体的质量成反比C. 物体温度变化t 成反比D. 物体吸收热量 Q、质量 m 以及温度变化t 均无关13.甲、乙两杯质量相同、温度分别是 60和 50的水，若降低相同的温度，比较它们放出的热量，则（ ）A. 甲多B. 乙多C. 一样多D
14、. 无法比较14.在下列各物理量中，表示物质特性的是（ ）A. 热量B. 比热容C. 温度D. 质量15.质量和初温度都相同的一块铝和一杯水，它们吸收相等热量之后，把铝块投入水中，那么（ ）A. 热量由水传给铝块B. 热量由铝块传给水C. 水和铝块之间没有热传递D. 条件不足，无法判断16.将一壶水从室温烧开，需吸收热量约为（ ）A. 8102JB. 8103JC. 8104JD. 8105J17.两个质量不同的金属快，放出相同热量，降低了相同温度，那么（ ）A. 质量大的金属块的比热容大B. 质量大的金属块的比热容小C. 两金属的比热容相同D. 两金属的比热容大小无法确定18. 物理学中引入
15、比热容，是为了比较（ ）A. 不同质量的相同物质，升高相同的温度，吸收热量不同B. 不同质量的相同物质，吸收相同热量，升高温度不同C. 相同质量的不同物质，升高相同温度，吸收热量不同D以上说法都不对19. 铁的比热容大于铜的比热容，质量相等的铁块和铜块吸收了相等的热量，那么（ ）A. 铁块的温度升高得多B. 铜块的温度升高得多C. 铁块和铜块升高相同的温度D. 由于初温度未知，所以不能判断20. 甲、乙两块质量相同的不同金属，在沸水里加热一段时间。先取出甲投入一杯冷水里，当达到热平衡后，水温又升高 20。再取出甲，立即将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，水温又升高 20。若不计热的损
16、失，则可判断（ ）A. 甲的比热容比乙大B. 甲的比热容比乙小C. 甲的比热容跟乙相等D. 无法确定比热容的大小21. 冷水的温度为 t1，热水的温度为 t2，现要把冷水和热水混合为 t3的温水，若不计热量损失，冷水和热水的质量比应为（ ）A. （t 2t1）/t 1B. （t 3t2）/（ t 3t1）C. （t 2t3）/（t 3t1）D. t3/（t 2t1）22. 把加热到 100的某铁块投入 m1克 20的水中，混合温度为 40；把加热到 100的该铁块投入 m2克 20的水中，混合温度为 60；如果把同样加热到 100的该铁块投入（m 1+m2）克 20的水中，混合温度为（ ）A.
17、 50B. 48C. 36D. 3223. 在质量是 0.5kg 的铝壶里装了 2kg 的水，把这壶水从 20加热到 100，求：（1）水吸收的热量c 水 =4.2103J/（kg）；（2）铝壶吸收的热量c 铝=0.9103J/（kg）。B 卷1. 质量为 m 的物体，温度从 t0降低到 t，放出的热量为 Q，则该物体的比热容为_；当物体放出热量为 3Q 时，该物体的比热容为_ 。2. 质量相等的甲、乙两种物质吸收热量之比为 3:4，升高温度之比 4:3，那么它们的比热容之比 c 甲 ：c 乙 =_。3. 铜的比热容是铅的比热容的 3 倍，质量相等的铜块和铅块，如果吸收相等的热量，铜块升高了
18、15，则铅块升高了_ 。4. 质量为 m1的热水和质量为 m2的冷水混合，已知热水的初温是 3t，冷水初温为 t，混合后水温为 2t，则热水和冷水的质量之比是_。5. 现将质量相等、初温相同的铜球、铁球、铝球投入质量相等、温度为 80的三杯热水中，过一段时间后（假设无热损失） ，温度最低的是投入_球的那杯水。 （已知 c铝 c 铁 c 铜 ） 。6. 同种材料组成的两个物体在下列情况下，放出的热量相等的是（ ）A. 初温和末温都相等B. 初温不等，降低的温度相等C. 质量相等，降低的温度相等D. 质量相等，初温不等，末温相等7. 质量相等、初温相同的铁块和铜块，（1）吸收相等的热量后再相互接触
19、，那么（ ）（2）若它们放出相等的热量后的再相互接触，那么（ ）A. 热从铜块传到铁块B. 温度从铜块传到铁块C. 热从铁块传到铜块D. 不发生热传递8. 一大杯热水的温度为 t1，一小杯冷水的温度为 t2，混合后的温度为 t，则（ ）A. t=（t 1+t2）/2B. t（t 1+t2）/29. 在标准大气压下，1kg20的水吸收 4.2105J 的热量后，可能的温度是（ ）A. 80B. 100C. 120D. 13010.甲、乙两个物体，初温相同，甲的比热容大，乙的质量小，把它们同时放入同一个冰箱内冷却，经过一段时间（ ）A. 甲放出的热量多B. 乙放出的热量多C. 甲、乙两物体放出的热
20、量一样多D. 以上情况都有可能11.甲、乙两球，吸收相同热量后，甲球可把热量传给乙球，不可能发生的情况是（ ）A. 甲球质量较大，初温较低B. 甲球质量较大，初温较高C. 甲球质量较小，初温较高D. 甲球质量较小，初温较低12. 等质量的两种物质，吸收或放出相同的热量，则比热容较大的物质， （ ）A. 末温一定高B. 末温一定低C. 温度变化可能较大D. 温度变化一定较小13.5的冷水和热水混合后，得到 30的温水，若不计热损失，可以判断（ ）A. 混合前热水的热量不一定比冷水的热量多B. 混合前热水的热量一定比冷水的热量多C. 热水的质量不一定比冷水的质量多D. 热水的质量一定比冷水的质量少
21、14.铁的比热容约为酒精比热容的 1/5，取铁块质量为酒精质量的 5 倍，并使它们吸收相同的热量后，再把铁块放入酒精中，此后（ ）A. 热从铁块传向酒精B. 热从酒精传向铁块C. 铁和酒精之间不发生热传递D. 以上说法都有可能15.甲、乙两物体的质量、温度都相同，比热容 c 甲 c 乙 ，当两物体放出相等的热量后放在一起， （ ）A. 热量从甲传到乙B. 热量从乙传到甲C. 不发生热传递D. 上述情况都有可能16.质量相同的一块铝和一杯水，它们吸收了相等的热量后，把铝块投入水中，那么（ ）A. 热量由水传给铝块B. 热量由铝块传给水C. 水和铝之间不发生热传递D. 条件不足，无法判断17.初温
22、相同的 a、b 两球，它们的质量和比热容分别为 ma、c a、m b、c b，吸收相等热量后，a 球可把热量传给 b 球，则下列情况中不可能的是（ ）A. mamb，c acbC. mamb，c acb18.甲、乙两物体质量相同，温度相同，把甲放入一杯热水中，平衡后，水温降低了 t；把甲拿出，设水量没有损失，也没有热量损失，再把乙投入水中，平衡后，水温降低了 t，则（ ）A. 甲的比热容大B. 乙的比热容大C. 甲、乙比热容一样大D. 无法判断19.把质量为 m、温度为 t 的铜块放入一杯质量为 1kg、温度为 0的水中，水的温度升高到 t/5，若把质量为 2m、温度为 t 的铜块投入质量为
23、1kg、温度为 0的水中（不考虑散热和容器吸收的热）达到热平衡时，可使水的温度（ ）A. 升高 t/3B. 升高 2t/3C. 升高 2t/5D. 升高 t/520. 现有甲、乙、丙三种初温相同的液体，其中甲、乙为质量相等的不同液体，乙、丙为质量不等的同种液体。若对这三种物体分别加热，则根据它们吸收的热量和升高的温度，在温度-热量图像上分别画出对应的甲、乙、丙三点，如图 16-2 所示，则甲的比热容和质量跟丙的比热容和质量相比，应是（ ）A. 丙的比热容比甲的比热容大B. 丙的比热容比甲的比热容小C. 丙的质量比甲的质量大D. 丙的质量比甲的质量小21. 质量为 m1的铜质量热器盛着质量为 m
24、2的水，它们的共同温度为 t0，现将一块质量为m3、温度为 t（tt 0）的铁块放入量热器水中，设铜、水、铁的比热容分别为c1、c 2、c 3，求最后温度 t1。22. 温度不同的两个物体相互接触后将发生热传递现象，当两物体达到热平衡状态时，它们的温度相同。若不计热量的损失，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量。现有三种不同的液体 A、B、C，它们的初温分别为 15、25、35。当 A 和 B 液体混合并达到平衡状态，其平衡温度为 21；当 B 和 C 液体混合并达到平衡状态时，其平衡温度为 32。求 A 和 C 液体混合到到平衡时的平衡温度。23. 质量相等的 A 和 B 两固体，它们
25、的初温均为 20。把 A 和 B 同时放入盛有沸水的大锅炉内后，它们分别以每克每秒 12.6 焦和每克每秒 42 焦的吸热速度吸收热量。已知 A和 B 的比热容分别为 2.1103J/（kg）和 3.36103J/（kg） ，且在吸热过程中，A 和 B 两个物体均未发生物态变化，10s 后，求：（1）A 物体的温度和它每克吸收的热量；（2）B 物体的温度和它每克吸收的热量。24. 已知冰的比热容为 2.1103J/（kgK） ，冰的熔化热为 3.36105J/kg，水的比热容为 4.2103J/（kgK） 。把质量为 10g、温度为 0的冰和质量为 200g、温度为 100的金属块同时投入质量
26、为 100g、温度为 20的水中，当它们达到热平衡时，它们的共同温度为 30。若不计热量损失，求金属块的比热容。25. 将一勺热水倒入盛有一些冷水的保温容器内，使得冷水温度升高 5。然后又向保温容器内倒入一勺热水，水的温度又上升了 3。如果再连续倒入 10 勺同样的热水，则保温容器内的水温还得升高多少（保温容器吸收热量忽略不计）？参考答案A 卷1.相同热量；吸收相同的热量，升高的温度不同；比热；c；焦/（千克） ；焦每千克摄氏度2.质量为 1kg 的水，温度每升高 1，吸收的热量为 4.2103J；大3.升高的温度4.煤油的比热比水小，小于5.相同，铝，铜6. 8.410107.上海地区每天的
27、温度变化小于兰州地区；上海是沿海地区，兰州是内陆地区，水的比热比泥沙石土大，在同样吸热的情况下，水的温度变化较小8.D 9.C 10.D 11.B 12.D 13.C 14.B 15.B16.D 17.B 18.C 19.B 20.B 21.C 22.C23. 6.72105J，3.610 4JB 卷1.Q/m（t 0t） ，Q/m（t 0t）2.9:163.454.1:15.铝6.C 7.A，C 8.D 9.B 10.A 11.A 12.D13.D 14.D 15.A 16.D 17.D 18.B 19.A 20.BC21.(c1m1+c2m2)t0+c3m3t/（c 1m1+c2m2+c3m3）22.30.623.（1）80，126J；（2）100，268.8J24. 0.63103J/（kg）25.8
