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内能提高题及答案

发布时间:2013-10-17 08:03:59  

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

Q3.696?105J?t0?Q吸=cm(t-to)水的末温t=×1kg+20℃=108℃,这个答案肯定是3cm4.2?10J/(kg·℃)

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300g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。

说明:解此题时,容易出现这样的问题:(1)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”。

1.冬天用手去摸铁棍和木棍。觉得铁棍比木棍凉.这是因为 ( )。

A.铁棍比木棍的温度低。 B.铁棍比木棍的热能少。‘

C.铁棍比木棍的导热能力强。D. 铁棍比木棍比热容大

答案:C

导热系数:

http://baike.baidu.com/link?url=K1ijMF5BWLBfTijb9if1fQR7D6BsuR_CQ7n5BPgUC3dD4hgtqezzwLGeft28UZhK

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

解法 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

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>C铜,∴Q铝>Q铁>Q铜,即比热大的铝球吸收热最多,由热平衡方程可知,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 图像法

如下图所示,建立Q-t坐标系,Q表示吸收(或放出)的热量,t表示温度,设室温 to,三球比热C铝>C铁>C铜,质量相同,可知吸热线斜率k铝>k铁>k铜,它们的吸热线与热

水的放热线相交于A、B、C,曲线相交时,水与金属温度相同,吸收或放出的热量相等,代表平衡点,则对应的末温t铝<t铁<t铜。

比热容:

9.把热水和冷水混合后,热水降低温度,冷水升高温度,热水的比热将 ,冷的比热将 。

二、选择题(每题5分,共50分)

1.关于比热下列说法中,正确的是(AD )

A.比热是物质的特性,每个物体都有自己的比热

B.同温度、同质量的不同物体、比机大的物体含热量多

C.比热与热量有关,某物质吸收或放出的热量越多,它的比热就越大

D.水的比热为4.2×103J/(kg·℃),可以理解为1kg的水温降低1°C放出的热量为

34.2 ×10J

2.夏天,内陆地区比沿海地区一天内气温变化要大,这是因为( C )

A.沿海地区水的密度比内陆地区砂石的密度小

B.沿海地区含有的热量比内陆地区砂石含的热量多

C.沿海地区水域比内陆地区水域面积大

D.沿海地区的传热能力比砂石弱

3.如图所示是用相同的酒精灯和同样的烧杯盛着甲、乙两种液体加热时的温度随加热时间变化的图像,从图中可以看出( )

A.甲的比热大 B.乙的比热大

C.它们的比热一样大 D.无法确定

三、问答题(12分)

利用比热知识说明为什么水银温度计要比酒精温度计灵敏些?

【素质优化训练】

1.民谚俗语中有一句“水火不相容”,说的是水能使着火物熄灭,请你说说此句含有什

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么物理道理?

水的比热比较大,对着火物吸收热量多,着火物温度降低在着火点以下而熄灭。

2.如图所示,甲,乙,丙三种物质是初温相同的液体,其中甲,乙为质量相等的不同液体,乙、丙为两质量不等的同种液体,若给它们分别加热,则可根据它们吸收的热量和升高的温度在温度一热量图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙,则甲的比热、质量跟丙的比热、质量相比应该是(AC )

A.丙的比热比甲大 B丙的比热比甲小

C.丙的质量比甲大 D.丙的质量比甲小

热量计算:

【同步达纲练习】

一、填空题(每题5分,共35分)

4.温度为t1的铝块和温度为t2的铁块,它们的质量相等,放出相同的热量后,降低到

同一温度t,那么t1和t2相比较,温度较高的是 。 (c铝>c铁)

5.已知C铝>C铁>C铜,将质量相等的铝、铁、铜三种金属吸收相同的热量后, 铜 的

温度升高得最多。若它们降低相同的温度, 铝 放出的热量最多。

二、选择测(每题5分,共35分)

1.质量相等的水和酒精,其初温相同,若吸收相等的热量后混合在一起,则(A )

A. 酒精将热传给水 B. 水将热传给酒精

C.不会发生热传递 D.无法判断

2.质量、初温分别相同的铁块和水,它们放出相等的热量后,将铁放入水中,则(C )

A. 铁块和水之间没有热传递 B.热量从铁块传向水

C.热量从水传向铁块 D.无法确定

3.物体A、B质量相等,把它们加热到相同的温度,然后把它们分别放入等量同温的 水中,A使水温升高10℃,B使水温升高20℃,设A、B的比热分别为cA和cB,则( C )

A.cB= cA B.cB=2cA C.cB>2cA D.cA< cB<2cA

4.一定质量的水,温度从80℃降低50℃放出的热量,与它从50℃降低20℃放出的热 量相比较(C )

A.前者要多 B.后者要多 C.一样多 D.无法判断

5.大小相同的实心铅球和空心铝球,吸收相同的热量后,温度升高得多的是(D )

A.实心球 B.空心球 C. 升高温度相同 D.无法判断

【素质优化训练】

1.工业生产中,经常需制取各种合金,对合金的性质包括比热,生产者是需要了解的,某厂在试制某合金时,把200g锡和100g铅混合,形成锡铝合金,锡的比热0.21×103J/(kg·℃),铅的比热0.13 ×103J/(kg·℃),则这合金的比热应为多少?

2. 甲、乙两物体质量相等,温度相同,把甲投入一杯热水中,平衡后水温降低10℃,取出甲(不计热量和水的损失),再把乙投入杯中,平稳后水温又降低了10℃,由此可知

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( )

A.甲的比热比乙大 B.甲的比热比乙小

C甲的比热与乙相等 D.无法比较比热大小

7.质量相等、初温相同的水和酒精,分别用两个相同的加热器加热(不计热量损失),

加热过程中温度随时间的变化图线如图15-6所示,关于a、b两种液体的鉴别结论正确的

是( ) A.a的比热大,是水 B.a的比热大,是酒精 C.b的比热大,是水 D.b的比热大,是酒精

时间/min

8、水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务,下列事例中与它的

这一特性无关的是( ) A.让流动的热水流过散热器取暖 B.汽车发动机用循环水冷却

C.冬季,晚上向稻田里放水,以防冻坏秧苗 D.在较大的河流上建水电站,用水发电

E、新鲜的食物常用冰块保鲜

F、冬天用暖气系统供暖 G、夏天在地上洒水纳凉

H、冬天在窑中放桶水,可防止储存的蔬菜冻坏

例1 温度相同的铝块甲和铁块乙,m甲=m乙,将它们分别加热,使其吸收相同的热量后接

触,此时( )

A、温度从甲传向乙 B、内能从甲传向乙C、内能从乙传向甲 D、甲、乙间不发生

热传递

思路解析 在热传递时,传递的是能量而不是温度,故A不正确。由于能量是从高温物

体传向低温物体,所以此题的解题关键是判断甲、乙两物体吸收热量后温度的高低。

由Q甲=c甲m甲(t甲-t0甲), Q乙=c乙m乙(t乙-t0乙),因它们吸收相

同的热量,有Q甲=Q乙,又m甲=m乙,所以c甲(t甲-t0甲)=c乙(t乙-t0乙),

因为c甲>c乙,t0甲=t0乙,所以t甲<t乙,故内能从乙传向甲正确解答 C

误点警示 知识补充:(1)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的

总和。(2)热传递的本质是内能的转移。

知识点2 比热容的意义比热容是物质的特性之一,由物质本身和物质所处的状态决定,

对处于某一定状态下的物质来说,其比热容是一定的,跟物质的质量和体积的大小、温度的

高低、吸收(或放出)热量的多少无关。

例2 把两个质量相等的20℃的铜球,分别放进质量相等的、温度均为50℃的水和煤油

中,达到热平衡后,水和煤油的温度相比哪个低?

思路解析 本题是关于热平衡现象的问题。可以利用热平衡方程,以及公式Q=cm△t来

解。

正确解答 设水的质量为m1,比热为c1,水的初温为t01=50℃,热平衡后温度为t末

1;又设煤油质量m2 (m1=m2),比热为c2,煤油的初温为t02=50℃,热平衡后温度为

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t末2;铜的质量为m3,比热为c3,铜球的初温为t03=20℃,铜在水中热平衡后温度为t末3=t末1;铜在煤油中热平衡后的温度为t′末3=t末2.铜球放在水中的情况下,根据热平衡方程,有Q铜吸=Q水放,即c3m3 (t末1-t03)=c1m1 (t01-t末1) ①铜在煤油中时,同理可得c3m3 (t末2-t03)=c2m2 (t02-t末2) ②由①/②得 .又m1=m2,化简上式得 .因为c1>c2,所以 .所以(t末1-t03)(t02-t末2)>(t01-t末1)(t末2-t03)。

两边展开,代入已知条件,合并同类项,得30t末1>30t末2,所以t末1>t末2.所以达到热平衡后煤油的温度低些。

误点警示 此题中的热平衡是指不计热损失的情况下。

知识点3 水的比热容水的比热容为4.2×103 J/(kg.℃)。水的比热容比较大,在工、农业生产和日常生活中有广泛的应用,其应用主要有两方面:一是用水来做制冷剂或取暖;二是调节气候。

例3 宿迁境内的洪泽湖在盛夏季节,对周围地区气温起着很好的调节作用,这主要是因为洪泽湖的水面大,水量多。更重要的是因为水的比热比陆地大,太阳晒后水的温度变化比陆地小。

一、对比热容的理解

1.关于比热容,下列说法中正确的是

A. 物体的比热容与物体的温度有关 B.物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关

C.物体的比热容与跟物体的质量有关 D.物体的比热容是物体的一种属性,与温度、质量

都没有关系

2.在下列几种情况中,比热容会发生变化的是( )

A.20℃的水变成4℃的水 B.一块钢板压制成钢锅

C.水结成冰 D. 把开水倒入冷水

3.根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是( )

A.制作体温计常用水银做介质,原因之一是水银的比热容小

B.北方楼房中的暖气用水做介质,利用了水的比热容大的特性

C.由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大

D.由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时0oC的水比0oC的冰效果好

4.由于水的比热容比沙石或干泥土的比热容大,所以在沿海地区陆地表面的气温比海面的

气温昼夜变化显著。因此( )

A.白天的海风多是从陆地吹向海面,夜晚的海风多是从海面吹向陆地

B.白天的海风多是从海面吹向陆地,夜晚的海风多是从陆地吹向海面

C.白天和夜晚的海风多是从陆地吹向海面

D.白天和夜晚的海风多是从海面吹向陆地

二、有关比热容的实验

5.为了比较水和煤油的吸热能力,小明设计了如下实验步骤:

A.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的水和煤油; B.用两支温度计分别测出水

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和煤油的初温;

C.在烧杯中,分别放人功率相同的电热器,加热时间相同; D.用温度计分别测出水和

煤油的末温。

(1)步骤A存在的错误是_______________________________________,

应改为____________________________________________________;

(2)步骤C,加热时间相同是为了使水和煤油_____________________________.

(3)步骤B和D是为了得出水和煤油的_________________________________.

四、有关吸热、放热的计算

13.一块质量100克的铁块放在火炉里烧相当长时间后,把它立即投入温度为20℃、质量为

200克的水中,混合后的温度是75℃。若不计热损失,求火炉的温度。(C铁=0.46×

103J/(㎏·℃)

14.把质量为0.2kg的金属块加热到100οC,然后迅速投入质量为0.154kg的温度为20οC的温

水中,测出混合后的共同温度为30οC(不计热量损失)。求:(1)金属块放出的热量;

(2)金属的比热容。

15. 甲、乙两物体质量相等,温度相同,把甲投入一杯热水中,平衡后水温降低10℃,取出

甲(不计热量和水的损失),再把乙投入杯中,平稳后水温又降低了10℃,由此可知( )

A.甲的比热比乙大 B.甲的比热比乙小

C甲的比热与乙相等 D.无法比较比热大小

五、混合比热容问题

16.已知金属甲、乙的比热分别为C1、C2,由质量相等的甲、乙两种金属制成的合金的比热

是( )

C1+C2+C2 A.C1+C2 B.C1·C2 C. D.12

1.刚倒在杯子里的开水很烫,人们习惯上是先吹几下再喝;冬天写作业

手冷,同学们习惯上是不时地向手上哈哈气再写。分别说明这两种做法的道理?

答案:吹气使水面上空气流动,加快蒸发,而蒸发吸热使水温降低;向手上哈气,温度较高的水蒸气遇冷手液化,而液化放热使手暖和些。

内能增加温度一定升高吗?

不一定,例如给已经烧开了的水继续加热,内能是升高的,但是温度不变。(只有状态不变的情况下。

为什么压缩气体,温度会增加?

压缩气体,对气体做功了,内能增加,对于气体而言,内能是由温度决定的这和上面的液体不同,所以温度增加。谢谢

追问

第一个我懂了,但是为什么压缩气体,温度会增加我还是不懂,可以说的具体一些吗? 回答

可以,物理中描述气体的内能只看一个物理量就可以了,他就是温度,对于一定质量的气体,温度越高,内能越大,初中就知道,增加物体的内能有做功和热传递两种,

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当压缩气体时,外界对气体做功了,而原先的气体温度和外界相同的,不存在热传递,所以气体的内能要增加,必然是温度升高。谢谢

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