比热容和热值的计算

比热容和热值计算
比热容
1、比热容的概念：单位质量的某种物质温度升高(或者降低) 吸收(或者放出)的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。

用符号c表示比热容。

2、比热容的单位：在国际单位制中，比热容的单位是，符号是J/(kg·℃)。

3、比热容的物理意义
(1)比热容是通过比较单位质量的某种物质温度升高时吸收的热量，用来表示各种物质的不同性质。

(2)水的比热容是。

它的物理意义是：1千克水温度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的热量是 J。

4、比热容表
(1)比热容是物质的一种特性，影响比热容的因素是。

(2)从比热表中还可以看出，各物质中，水的比热容最大。

这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。

水的这个特征对气候的影响，很大。

在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温度升高的，夜晚沿海地区温度降低也。

所以一天之中，沿海地区温度变化，内陆地区温度变化。

在一年之中，夏季内陆比沿海炎，冬季内陆比沿海寒。

(3)水比热容大的特点，在生产、生活中也经常利用。

如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的来冷却。

冬季也常用取暖。

5、说明
(1)比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。

(2)同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。

(3)物质的状态改变了，比热容。

如水变成冰。

(4)不同物质的比热容一般。

6、热量的计算：Q= 。

式中，Δt叫做温度的变化量。

它等于热传递过程中末温度与初温度之差。

注意：①物体温度升高到(或降低到)与温度升高了(或降低了)的意义是不相同的。

比如：水温度从lO℃升高到30℃，温度的变化量是Δt= ，物体温度升高了℃，温度的变化量Δt = ℃。

②热量Q不能理解为物体在末温度时的热量与初温度时的热量之差。

因为计算物体在某一温度下所具有的热量是没有意义的。

正确的理解是热量Q是末温度时的物体的内能与初温度时物体的内能之。

比热容概念
1.甲、乙两物体质量都为1kg，丙物体质量为2kg，三个物体温度都升高1℃，吸收热量如图所示，甲、
乙、丙三个物体的比热容由大到小排列是（）
A．c甲＞c乙＞c丙B．c甲＞c丙＞c乙
C．c丙＞c乙＞c甲D．c丙＞c甲＞c乙
2.关于温度、比热容、热量、内能，以下说法正确的是（）
A．热量也有可能从内能小的物体向内能大的物体转移
B．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变
C．50℃的水一定比20℃的水具有的内能多
D．升高相同温度时，吸收热量越多的物体比热容越大
3.如表中有几种物质的比热容，小张同学根据提供的数据结合所学知识得出了四个结论，其中正确的是
（）
几种物质的比热容/[J•（kg•℃﹣1]
水 4.2×103铁0.46×103
酒精 2.4×103铜0.39×103
煤油 2.1×103干泥土0.54×103
冰 2.1×103水银0.14×103 A．水的比热容大，所以夏天在河里洗澡上岸后会感觉比较冷
B．液体的比热容一般比固体的比热容小
C．在夏天正午时，沙子的温度高，内能比水大
D．相同体积的铁和铜，升高相同的温度，所需要吸收的热量不相同
比热容的计算
1.沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小。

初温为20℃，质量为50kg的砂石吸收3.6×106J 的热量后，温度升高到______℃。

[砂石的比热容为0.9×103J(kg·℃)]，在标准大气压下，2kg的水吸收8.4×105J的热量后，可以从20℃升高到℃[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。

2.如图所示的一种学生饮用奶，在饮用前加热的过程中，温度升高，内能_________ （选填“增大”或“减小”）；若其中奶的质量为0.25kg ，奶的比热容是()3
4.010J kg ⨯⋅℃，当把它从10°C 加热到40°
C 需要吸收__________J 的热量。

3.小杜同学进行“探究冰熔化时温度的变化规律”实验。

图甲所示，此时温度计的示数为_______℃；图乙是根据实验数据画出的图像，图像中_______（选填“AB ”“BC ”或“CD ”）段表示冰的熔化过程；若实验中冰的质量为100g ，它在AB 段升温过程中吸收的热量为_______J[c 冰=2.1×103J/（kg ·℃）]。

4.如图甲，将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中，图乙是250g 牛奶与热水的温度随时间变化的图象，若牛奶在加热过程中吸收的热量为2.1×103J ，则0﹣8min 牛奶升高1℃平均吸收的热量为 。

探究比热容大小实验
1.探究“比较不同物质的吸热情况”时，小楠用相同的电热棒同时加热质量和初温都相同的水和食用油，装置如图所示，实验时记录数据如下表所示。

下列说法正确的是（ ）
加热时间/s 0 10 20 30 40 水的温度/℃ 20 23 26 29 32 食用油的温度/℃ 20
26
32
38
44
A．实验中，将水和食用油加热到相同温度时，吸收的热量一样多
B．因为在相同的时间内，食用油升高温度大，所以食用油吸收的热量多
C．质量和初温都相同的水和食用油吸收相同的热量，水的末温一定低
D．水和食用油体积相等
2.如图1所示，用相同规格的电加热器给初温均为60℃的甲、乙液体加热（m甲＞m乙）至沸腾。

若液体
吸收的热量等于电加热器放出的热量，这两种液体的温度﹣加热时间的图线如图2所示。

则下列说法正确的是（）
A．甲液体的比热容比乙液体的小
B．乙液体的沸点是80℃
C．液体的沸点与质量有关
D．加热到3min，甲液体吸收热量更多
3.如图装置，用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上，两试管装有质量相同的不同种液体，温
度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触，传感器通过数据采集线与计算机相连接，在计算机上得到的实验图象如图所示，下列说法正确的是（）
A．加热t1时间，甲吸收热量多
B．甲的比热容大
C．甲、乙升高相同的温度，甲吸收热量多
D．吸收相同的热量，甲升温比乙多
4.现有甲、乙、丙三种初温度相同的液体，其中甲、乙为不同液体且m甲＝m乙，甲、丙同种液体且m甲
≠m丙．对它们分别加热，根据它们吸收的热量和升高的温度，在温度一热量图象上分别画出某时刻对应的三点甲、乙、丙，如图所示。

由此图象得出下列结论：
①c乙＞c甲②c乙＜c甲③m丙＞m甲④m丙＜m甲
这些结论中正确的是（）
A．只有①、④正确B．只有①、③正确
C．只有②、④正确D．只有②、③正确
5.如图a，用加热器给初温均为20℃的甲、乙液体加热（m甲＜m乙），两种液体每秒吸收的热量相同，这
两种液体的温度﹣﹣加热时间的图线如图b，则（）
A．乙中此时温度计示数为62℃
B．甲液体的比热容比乙液体的大
C．甲液体第30s的内能大于第35s的内能
D．条件不足，无法比较两种液体比热容的大小
6.在“比较不同液体的比热容大小”的实验中，用完全相同的酒精灯对四种液体加热，得到如表所示的
数据：已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）
次数液体质量/g 升高的温度/℃加热时间/min
1 水200 10 7
2 甲200 20 10
3 乙400 20 14
4 丙400 1
5 14
则第1、2次实验中，甲液体吸收的热量Q甲与水吸收的热量Q水关系：Q甲Q水；丙液体的比热容乙液体的比热容（选填“＞”、“＝”或“＜”），理由是：；计算出乙液体的比热容为J/（kg •℃）。

7.某同学用烧杯装（未加盖子）有质量为500g的冰，并用酒精灯将其持续加热熔化直至沸腾，记录并绘
制出温度一时间图象如图所示，根据图象可以看出AB段的比热容CD段的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”），AB段所吸收的热量为J．DE过程中水的内能，理由[冰的比热容为C＝2.1×103J/（kg•℃）]
热值
1、燃料的热值
(1)燃料燃烧过程中的能量转化：燃料燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，物体的能转化为周围物体的能。

(2)燃料的热值
①定义：，叫做这种燃料的热值。

用符号“q”表示。

②热值的单位，读作焦耳每千克。

还要注意，气体燃料有时使用J/m3，读作焦耳每立方米。

③热值是为了表示相同质量的不同燃料在燃烧时放出热量不同而引人的物理量。

它反映了燃料通过燃烧放出热量本领大小不同的燃烧特性。

不同燃料的热值一般是的，同种燃料的热值是一定的，它与燃料的质量、体积、放出热量多少无关。

(3)在学习热值的概念时，应注意以下几点：
①“完全燃烧”是指燃料全部燃烧变成另一种物质。

②强调所取燃料的质量为“lkg”，要比较不同燃料燃烧本领的不同，就必须在燃烧质量和燃烧程度完全的条件下进行比较。

③“某种燃料”强调了热值是针对燃料的特性与燃料的有关。

④燃料燃烧放出的热量的计算：一定质量m的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= ，式中，q 表示燃料的热值，单位是J/kg； m表示燃料的质量，单位是kg；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。

○5若燃料是气体燃料，一定体积V的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= 。

式中，q表示燃料的热值，单位是J/m3；V表示燃料的体积，单位是m3；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。

热值的计算
1.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了表的数据：
燃料的质量m/g 100 200 300 400
燃料完全燃烧放出的热
量Q木柴/J 1.3×106 2.6×106 3.9×106 5.2×106 Q焦炭/J 3.0×106 6.0×1069.0×10612.0×106 Q木炭/J 3.4×106 6.8×10610.2×10613.6×106
从表中数据可以得到：
（1）木柴的热值是：。

（2）假设完全燃烧300g焦炭的热量完全用于加热酒精，可使kg的酒精温度升高10℃．[c酒精
＝2.4×103J/（kg•℃）
实际加热这些酒精所需要燃烧的焦炭比上述要多许多，原因是用焦炭烧水时，除了酒精吸收的热外，还有一部分传给了盛酒精的容器，还有其他原因是（答一个即可）。

2.人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的_______（选填“热值”“热量”或“温度”）不同，完全燃烧0.28m 2的天然气可放出_______J 的热量，这些热量若全部被水吸收，可让_______kg 的水温度升高20°C[已知天然气热值q =
3.0×107J/m 3，水的比热容c =
4.2×103]/（kg ．°C ）]。

3.三种不同材料的燃料，乙、丙质量2kg ，甲质量1kg ，三者温度都升高1℃，吸收热量如图a ，完全燃烧后放出的热量如图b ，则：
（1）甲的比热容________丙的比热容，甲的热值________乙的热值（以上两空均选填“大于”“小于”“等于”）；
（2）乙的比热容为________J/（kg ·℃），丙的热值为_________J/kg 。

4.中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。

如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。

火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1 第1代
第2代 第3代 第4代 燃 料
氧气和汽油混合
偏二甲胼
煤 油
液态氢
氧化剂 四氧化二氮
液态氧
液态氧
表2 燃料 热值
燃料 热值
汽油
74.610J/kg ⨯ 煤油
74.610J/kg ⨯
柴油 74.310J/kg ⨯
氢
81.410J/kg ⨯
（1）使用氢作为燃料的主要优点是：______和______；
（2）某火箭发射时携带了4
310kg ⨯液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20C ︒的水加热至沸腾______？[3=4.210J/(kg C)c ⨯•︒水，当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。

某次测试中，一辆氢能源车以70kW 的功率匀速行驶0.5h ，消耗了2kg 燃料，求该发动机的效率______。

5.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg 。

燃料种类 无烟煤 酒精 煤油 干木材 液态氢 热值
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.2×107
1.4×108
（1）由表可知，若1g 的酒精完全燃烧，可放出热量 J ；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与液态氢的质量比是 。

（2）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。

燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同，液体a 、b 的温度在实验过程中一直没有达到沸点，不计热损失。

①为了验证“燃料完全燃烧时放出的热量是否与燃料的种类有关”，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过来反映的 （选填“温度计示数”或“加热时间”）； ②比较不同物质吸热升温的特点，应选择 两图进行实验。

6.小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q ，图中A 为穿有小木棍的容器（内装有水），B 为下部开了许多通气孔的罩子。

（1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具是 和 ； （2）小华设计的测量数据如下，其中多余的是 ；
A ．测出容器中水的质量m 1
B ．测出容器中水升高的温度△t
C ．测出蜡烛燃烧的质量m 2
D ．测出蜡烛燃烧的时间T
（3）蜡热值q的表达式为（用测量量和已经量的符号表达）；
（4）小华通过本实验测出的热值会比真实值偏，造成这一偏差的原因是（选填一条）。

7．某液体的质量为1 kg，初温为20 ℃，加热一段时间后温度升高到50 ℃，吸收的热量为1.26×105 J，则液体的比热容为____________J/(kg•℃)。

8．在一个标准大气压下，把2 kg水从20 ℃开始加热到100 ℃，已知水的比热容是4.2×103 J/(kg•℃)，则：
(1)加热到100 ℃后，若对水继续加热，水的温度将________(填“升高”“降低”或“不变”)。

(2)水吸收的热量为________J。

(3)如果把2 kg水从20 ℃加热，吸收了8.4×105 J的热量，则水的末温为________℃。

9．小红在实验室利用电加热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线(如图所示)。

实验时，冰的质量为0.5 kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同，水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)。

(1)根据图线求CD段水和AB段冰吸收的热量分别是多少？
(2)求冰的比热容。

10．工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把用钢铁打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷。

现有一成型的合金钢刀具的质量为1 kg，温度为20 ℃，放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5 kg、20 ℃的水中冷却，最后与水达到共同的温度，不计过程中的热量损失，c水＝4.2×103 J/(kg•℃)，c合金钢＝0.42×103 J/(kg•℃)，求：
(1)此刀具在炉火中吸收了多少热量？
(2)淬火后水的温度为多少摄氏度？
11.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量、初始温度
都相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T
和T丙，且有T甲>T乙>T丙。

乙
（1）比较不同物质的比热容，应选择______两图进行实验，液体a的比热容c a与液体b的比热容c b相比，有c a______c b（选填“>”、“=”或“<”）。

（2）比较不同物质的热值，应选择______两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”、“=”或“<”）。

（3）若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为T甲>T乙>T
，液体b没有沸腾，则c a______c b（选填“>”、“=”、“<”或“无法判断”）。

丙
（4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体是质量为200克的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比______（填“偏大”或“偏小”），理由是____。