比熱容是初三物理的重要知識點,利用比熱容計算熱量是物理中考的常考題型,本文就例題詳細解析這類題型的解題思路,希望能給初三學生的物理學習帶來幫助。
例題1
物體A、B的質量相等,把它們加熱到相同的溫度,然後再把它們分別放入等質量、等溫度的水裡,A物體能使水溫升高10℃,B物體能使水溫升高20℃,設A的比熱容為c1,B的比熱容為c2,求c1與c2的大小關係。
解題過程:
設水的質量為m,物體A、B的質量為m',物體A、B與水的初始溫差為△t
(1)物體A放入水中
根據熱量計算公式和題目中的條件:A物體能使水溫升高10℃,△t1=10,△t1'=△t-10,則水吸收的熱量Q吸1=mc△t1=10mc,Q放1=m'c1△t1'=m'c1(△t-10);
根據結論:Q吸1=10mc,Q放1=m'c1(△t-10),Q吸1=Q放1,則10mc=m'c1(△t-10);
(2)物體B放入水中
B物體能使水溫升高20℃,△t2=20,△t2'=△t-20,則水吸收的熱量Q吸2=mc△t2=20mc, Q放2=m'c2△t2'=m'c2(△t-20);
根據結論:Q吸2=mc△t2=20mc,Q放2=m'c2(△t-20),Q吸2=Q放2,則20mc=m'c2(△t-20)。
根據結論:10mc=m'c1(△t-10),20mc=m'c2(△t-20),則2m'c1(△t-10)=m'c2(△t-20),即2c1/c2=(△t-20)/(△t-10)<1;
根據結論:2c1/c2<1,則c2>2c1;
所以,c1與c2的大小關係是c2>2c1。
例題2
質量相等的甲、乙兩金屬塊,其材質不同.將它們放入沸水中,一段時間後溫度達到100℃,然後將它們按不同的方式投入一杯冷水中,使冷水升溫,第一種方式:先從沸水中取出甲,將其投入冷水,當達到熱平衡後將甲從杯中取出,測得水溫升高20℃;然後將乙從沸水中取出投入這杯水中,再次達到熱平衡,測得水溫又升高20℃;第二種方式:先從沸水中取出乙投入冷水,當達到熱平衡後將乙從杯中取出;然後將甲從沸水中取出,投入這杯水中,再次達到熱平衡.則在第二種方式下,這杯冷水溫度升高多少?
解題過程:
設甲乙金屬塊的質量為m,冷水的質量為m',冷水的初始溫度為t
(1)第一種方式
先投入金屬塊甲
根據熱量計算公式和題目中的條件:金屬塊甲使水溫升高20℃,△t1=20,△t1'=100-(t+20)=80-t, 則水吸收的熱量Q吸1=mc△t1=20mc,金屬塊甲放出的熱量Q放1=m'c1△t1'=m'c1(80-t);
根據結論:Q吸1=20mc,Q放1=m'c1(80-t),Q吸1=Q放1,則20mc=m'c1(80-t),即m'c1/mc=20/(80-t);
再放入金屬塊乙
根據熱量計算公式和題目中的條件:金屬塊乙使水溫升高20℃,△t2=20,△t2'=80-t-20=60-t,
則水吸收的熱量Q吸2=mc△t2=20mc,Q放2=m'c2△t2'=m'c2(60-t);
根據結論:Q吸2=20mc,Q放2=m'c2(60-t),Q吸2=Q放2,則20mc=m'c2(60-t),即m'c2/mc=20/(60-t);
(2)第二種方式
先投入金屬塊乙,再投入金屬塊甲
設金屬塊乙使水溫上升到t3,金屬塊甲使水溫上升到t4
根據熱量計算公式和題目中的條件:金屬塊乙使水溫上升到t3,△t3'=100-t3,則水吸收的熱量Q吸3=mc(t3-t),金屬塊乙放出的熱量Q放3=m'c2△t3'=m'c2(100-t3);
根據結論:Q吸3=Q放3,則mc(t3-t)=m'c2(100-t3),即m'c2/mc=(t3-t)/(100-t3);
根據熱量計算公式和題目中的條件:金屬塊甲使水溫上升到t4,△t4'=100-t4,則水吸收的熱量Q吸4=mc(t4-t3),金屬塊甲放出的熱量Q放4=m'c1△t4'=m'c1(100-t4);
根據結論:Q吸4=Q放4,則mc(t4-t3)=m'c1(100-t4),即m'c1/mc=(t4-t3)/(100-t4);
根據結論:m'c2/mc=(t3-t)/(100-t3),m'c2/mc=20/(60-t),m'c1/mc=(t4-t3)/(100-t4),m'c1/mc=20/(80-t),則(t3-t)/(100-t3)=20/(60-t),(t4-t3)/(100-t4)=20/(80-t),可求得t4=(4000+60t-t^2)/(100-t);
根據結論:t4=(4000+60t-t^2)/(100-t),則t4-t=40;
所以,第二種方式冷水溫度升高40℃。
結語
關於熱量的計算需要根據公式找到各個物理量對應的值,再根據吸收熱量與放出熱量相等的關系列出等式進行求解。