内能与热量及比热容讲解.docx
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内能与热量及比热容讲解
内能与热量及比热容
一，考点、热点回顾
一、内能的初步概念：
1、内能：
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，叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能：
既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素：
①温度：
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
②质量：
在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。
③材料：
在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。
④存在状态：
在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。
4、内能与机械能不同：
机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关
内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。
这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。
5、热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
现象：
温度越高扩散越快。
说明：
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
二、内能的改变：
1、内能改变的外部表现：
物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。
物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。
反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。
（因为内能的变化有多种因素决定）
2、改变内能的方法：
做功和热传递。
A、做功改变物体的内能：
①做功可以改变内能：
对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。
（Ｗ＝△Ｅ）
④解释事例：
看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。
钻木取火：
使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。
图2-11看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差，传递方式是：
传导、对流和辐射。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。
④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别：
由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能区别：
△温度：
表示物体的冷热程度。
温度升高——→内能增加
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热。
△热量：
是一个过程。
吸收热量不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
内能不一定增加。
如：
吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。
△内能：
是一个状态量
内能增加不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热
1、比热容：
⑴定义：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
⑵物理意义：
表示物体吸热或放热的本领的物理量。
⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大
2、计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
3、热平衡方程：
不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放
2，热值
1、定义：
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：
J/kg
3、关于热值的理解：
① 对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料：
说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧：
表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
3、公式：
Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。
4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：
1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：
液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
6、炉子的效率：
① 定义：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式：
η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′
2、典型例题
例1水的比热是________，读作________．把一杯水倒掉一半，剩下水的比热是________，它的含义是________．
策略记住水的比热值，会读比热，理解比热的含义和特性是解答此题的必备条件．
解答4.2×103焦/（千克·℃）；4.2×103焦每千克摄氏度；4.2×103焦/（千克·℃）；1千克水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103焦．
总结1．易错分析：
①没有记住水的比热．读数时把“每千克摄氏度”放在句子的前面了．②没有理解比热是物质的特性，误认为比热跟物质的质量有关．③对比热的含义不清楚．不能正确叙述水的比热值表示的意义．
2．同类变式：
1千克煤油和1吨煤油相比较它们的密度________，比热________．1千克煤油和0.01千克水比较，密度大的是________，比热小的是________．
答案：
相同，相同，水，煤油
3．思维延伸：
关于比热，下列说法正确的是
[]
A．温度越高，物质的比热越大
B．物质的热量越多，比热越大
C．不管物质的热量是多少，比热不变
D．物质的比热与物质的温度、质量均无关
答案：
C
例2下列说法中，错误的是
[]
A．质量相等的不同物质升温相同，吸热不等，是因为它们的比热不同
B．半杯水的比热是整杯水比热的2倍
C．比热在数值上等于单位质量的物质升高1℃吸收的热量
D．吸收热量多的物体，这种物质的比热一定大
策略运用排除法，逐项分析，找错误说法．
从比热的物理意义上来看，质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量一般不同．就可以判断选项A是正确的．比热是物质的特性，同种物质比热相同B项错误．C项符合比热含义，是正确的．D项不符合比热的特性，是错误的．因为比热跟物体吸热多少无关，只跟物质种类有关．
解答B、D．
总结1．易错分析：
错选A是不理解比热的意义或对应用控制变量法给质量相等的水和煤油同时加热比较升高相同温度时哪个吸热多的实验印象不深或理解不透．错选C是不知道比热的定义．比热的定义是单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量叫这种物质的比热，由于不知道比热的定义，所以错认为这种说法是错误的．漏选D是不理解物体吸收或放出热量的多少是与物体的质量、物体温度的变化量和物质的比热都有关．错认为，比热既然是表示物体吸放热本领的物理量，所以吸收热量越多的物体这种物质的比热一定越大．因此造成漏选D．错选A、C．这种错误主要是没有认真看清楚题目要求，错认为题目中要求选择说法正确的答案，造成选项错误．
2．同类变式：
下列说法正确的是
[]
A．质量相等的物体吸收相等的热量，升高的温度一定相等
B．一桶水的比热比一碗水的比热大
C．单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量大于它温度降低1℃放出的热量
D．沿海地区比内陆地区昼夜温差小，是因为水的比热大于泥土的比热
答案：
D
3．思维延伸：
若A的比热大于B的比热，则下列说法正确的是
[]
A．温度相同时，A具有的内能大于B具有的内能
B．当温度升高的度数相同时，A比B吸收的热量多
C．若A和B吸热相等，温度升高度数也相等，A比B质量小
D．发生热传递时，A的热量一定传给B
答案：
C
例3,0℃的水全部凝固成0℃的冰，则（）
A．冰的热量少
B．0℃的冰比0℃的水温度低
C．水的热量少
D．冰的比热容比水小
点拨：
一般在物质发生物态变化时，由于物质的内部结构发生了改变，物质的比热容特性、密度特性也会相应地变化．
参考答案：
D
例4,在夏日阳光照射下，游泳池中的水较清凉，而池边的水泥地却被晒得烫人，其中一个重要原因是
[]
A．水泥地比较大
B．水的比热容较大
C．水的比热容较小
D．水泥地的热量多
点拨：
水的比热容较大，质量初温相同的水和水泥地面在吸收相同的热量后，水的温度升高较小
3、课堂练习
一、填空题
1．对于同一种物质，物体吸收的热量与物体的 质量 有关，与物体升高
的 温度 有关。
不同的物质，在质量相等，温度升高相同时，吸收的热量是 不同 的。
单位质量某种物质温度升高10C吸收的热量 叫做这种物质的比热容，比热容用符
号 C 表示，它的单位是 J/（Kg0C） 。
比热容是物质的一种 属性 ，每种物质都有自己的 比热容 。
砂石的比热容为0.92×103J/（kg·℃）读作 0.92×103焦耳每千克摄氏度 。
若某个铜球的比热容为0.39×103J/（kg·℃），则半个铜球的比热容为_______0.39×103J/（kg·℃）_____。
2．水的比热比较大，泥土和砂石的比热____小___，在同样受热或冷却的情况下，水温变化比泥土、砂石的温度变化___小__。
3．一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是1.008×107J，这是用热传递的方式增加了水的内能．
４．将质量初温相同的铝、铜、铁三个球，浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度相同。
从沸水中吸热最多的是铝球，吸热最少的是铜球。
（已知C铝>C铁>C铜）
５．下表提供的信息中，得出几个结论，你知道是那几个结论吗？
写出3个。
水4.2×103
干泥土0.64×103
酒精2.4×103
铜0.39×103
冰2.1×103
铝0.88×103
煤油2.1×103
铅0.13×103
水银0.14×103
砂石0.92×103
①不同的物质比热容不同
②水的比热容最大
③一般情况下，金属的比热容比较小。
５．如图15-5甲是用水来冷却热牛奶的示意图。
图乙是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像，图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是I；，（填写I或Ⅱ）图中A点的物理意义是牛奶和水混合温度。
若水的质量为1．5kg，在这个过程中水吸收的热量是5.04×104J．
二．选择题
１．下列说法正确的是（D）．
A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一
B．吸收热量多的物质，比热容一定大
C．高温物体放出热量一定多
D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度
２．在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为（B）．
A．水的透明度高，容易吸收太阳能
B．水的比热容比沙石的比热容大
C．水在蒸发时有致冷作用
D．水的对流性能好
３．下列有关比热的说法中正确的是（A）
A．比热是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热
B．在释放相同热量的条件下，比热小的物体温度降低得多
C．水和冰是同一种物质构成，因此比热相同
D．将一物体分成两半，其比热也必减半
４．下列各种情况下比热会发生变化的是（B）
A．一杯水倒去一半B．水凝结成冰
C．一块铁加工成铁屑D．15℃的水变成45℃的水
５．下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是（D）
A．体积相同的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同
B．质量相等的两块钢温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同
C．体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同
D．质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同
６．在各种液体中，通常用水作冷却剂，这是因为（C）
A．水具有较大的密度B．水的性质很稳定
C．水具有较大的比热容D．水的凝固点较低
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（C）
图15-6
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
８．冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（C）
A．水比较便宜B．水的密度小 C．水的比热容大D．水的沸点高
９．甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（A）
A．9∶2B．2∶9C．1∶2D．2∶1
10．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（D）
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
三．计算题
１．太阳能热水器内盛有25OC的水20kg，在阳光照射下水温升高到55OC，试计算这些水吸收了多少热量？
（C水=4.2×103J/（kg.OC）
解：
Q＝cm（t－t０）＝4.2×103J/（kg.OC×20kg×（55OC－25OC）＝２．52×106J
２．一锅炉每天把3t的水加热到100℃，需要吸收的热为1.008×109J的热，求：
（1）、原来水的初温为多小℃？
解：
t0＝100℃－80℃＝20℃
四．探究题
１．为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：
他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100g和200g的温水，实验时让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水温随时间变化的情况。
记录数据分别如表一、表二所示。
（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等。
）
表一m1=100g
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
温度/℃
36
35
34
33
32
31
30
30
30
降低温度/℃
0
1
2
3
4
5
6
6
6
表二m2=200g
时间/min
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
温度/℃
36
35
34
33
32
31
30
29
28
28
降低温度/℃
0
1
2
3
4
5
6
7
8
8
1．分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是不同（相同/不同）的。
2．分析比较表一和表二中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是一定质量的水放出热量与降低的温度成正比。
3．分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是降低相同温度时，水质量越大放出热量越多。
4．进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是__水放出的热量与质量、水降低温度的比值是个定值。
四，课后练习
了解比热容的概念、单位；知道比热容是物质的一种属性；利用比热容解释简单的现象；能根据比热容进行简单的热量计算.
一、填空题
1.质量相等的水和干沙子吸收相等的热量时，升高的温度_______，若升高相同的温度，吸收的热量_______.说明了质量相同的不同物质的吸热能力是_______的.为了描述物质的这种性质，物理学中引入了_______这个物理量.
2._______________的某种物质，温度升高，_______所吸收的热量叫做这种物质的比热容.比热容的单位是_______，符号是_______.
3.比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容.水的比热容是_________，表示的物理意义是_______________，一桶水倒掉一半剩下的水的比热容是_______.一大桶酒精和一滴水相比较，它们的比热容_______大.
4.物体温度升高时，吸收热量的计算公式是Q吸=cm（t-t0），其中，c表示_______，单位是_______，m表示_______________，单位是_______，t表示_______________，t0表示_______________，单位是_______.
5.冰的比热容是2.1×103J/（kg·℃），当冰融化成水后，比热容是_________，说明同种物质，在不同状态时，比热容是_________的.
二、选择题
6.质量相等的水和煤油，吸收了相等的热量，比较它们升高的温度，则
A.水升高的温度高
B.水和煤油升高的温度一样高
C.煤油升高的温度高
D.无法判断
7.在常见物质中水的比热容最大，可知以下结论中错误的是
A.跟同质量的其他液体相比，水更容易使温度升高
B.在同样的阳光下，经过同样长的时间，水要比沙石的温度变化小
C.水易做冷却剂，流动的水能吸收并带走较多的热量
D.育苗时，向秧田里多灌些水，可以保护秧苗夜间不受冻
8.沿海地区的气温变化比内陆地区的气温变化小，其根本原因是
A.海水的吸热本领比沙石、泥土的小
B.海水的质量比沙石、泥土的大
C.海水的比热容比沙石、泥土的大
D.海水具有流动性，沙石、泥土不易流动
9.铝的比热容比钢的比热容大，下面的理解中正确的是
A.1千克铝比1千克钢含的热量多
B.1千克铝比1千克钢含的内能多
C.铝和钢接触时，铝一定向钢传热
D.1千克的铝温度降低1℃比1千克钢温度降低1℃时放出的热量多
10.质量相等的金属A和B，放在沸水中煮10min后取出，马上分别投入质量相同，温度也相同的两杯水里，到两杯水的温度不再升高时，测量发现放A的水温高于放B的水温，则
A.金属块A的比热容大
B.金属块A原来的温度较高
C.金属块A有较多的热量
D.金属块A有较好的导热性
三、简答与计算题
11.探究水和沙子的吸热能力.实验器材如图15—4所示，两个酒精灯、两个金属杯、两个温度计.对质量相等的水和沙子进行加热请回答下列问题：
图15—4
（1）怎样使水和干沙子吸收相同的热量？
（2）水和干沙子，谁温度升高的快？
（3）这个实验说明了什么？
12.将质量为250g温度为20℃的袋装牛奶（袋的质量不计）放入热水中，使牛奶的温度升到40℃，则牛奶在此过程中吸收的热量为多少？
（c牛奶=2.5×103J/kg·℃）
13.从气象资料看，我国夏季大部分地区多东南风，而冬季多西北风，请用学过的知识试着加以解释.
参考答案
一、1.不相等不相等不同比热容
2.单位质量1℃焦每千克摄氏度J/（kg·℃）
3.4.2×103J/（kg·℃）1kg水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J4.2×103J/（kg·℃）一滴水
4.物质的比热容焦每千克摄氏度物体的质量千克末温初温摄氏度
5.4.2×103J/（kg·℃）不同
二、6.C7.A8.C9.D10.A
三、11.
（1）用两个完全相同的酒精灯,加热相同的时间;
（2）干沙子温度升高的快;（3）质量相同的不同物质,吸收相同的热量升高温度不同.
12.1.25×104J
13.我国东南部是沿海地区，夏天在阳光照射下，吸收相同的热量，由于水的比热容比泥土大，沿海地区温度升高的少，气温较低，内陆地区气温高，空气稀薄，空气从东南部流向内陆地区；西北地区多是沙漠，沙石的比热容小，冬天西北部比内陆地区温度降低的多，空气密度比内陆地区大，空气从西北部流向内陆地区.
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