2018初中物理竞赛教程(基础篇)：第16讲 比热容(附强化训练题及答案)

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/m

3.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/m△t

3.比热容的单位

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：①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；

②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；

④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。

⑤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（t2-t1）= c金m金（t0-t2）

c金=[(cm+c水m水)（t2-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，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：①装入小筒内的水要适量，以能浸没金属块为宜；②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；③用搅拌器上下搅动，使液体的上下温度迅速均匀；④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；⑤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