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第一章 分子動理論與內能
第3節 比熱容
1.通過實驗探究，能比較不同物質的吸熱能力，了解比 熱容的概念，知道比熱容是物質的一種特性。
2.能用比熱容知識解釋簡單的自然、生產、生活現象。
3.能根據比熱容進行簡單的熱量計算。
大量的生活經驗和實驗說明，對同種物質的物體，吸收或放出的熱量的多少，與物體質量的大小和溫度的變化多少有關。
思考：
　 不同物質的物體，比如一杯水和一瓶沙子，在質量相等、溫度變化也相同的情況下，吸收的熱量是不是一樣多呢？
比較不同物質的吸熱能力
實驗器材：
試管兩支、酒精燈、水、鐵砂、鐵架臺、溫度計、停表。
實驗步驟：
1.將質量相等的水和鐵砂分別加入兩只相同的試管中。
2.分別用同一酒精燈對水和鐵砂進行加熱。
3.用溫度計測量水和鐵砂的溫度，將它們升高相同溫度所需的時間記錄在表格中。
比較不同物質的吸熱能力
實驗數據：
記錄水和沙子分別上升5℃、10℃、15℃所需時間。
材料 升高5℃ 所需時間/s 升高10℃ 所需時間/s 升高15℃
所需時間/s
水
沙子
60
120
180
7
14
20
(1)升高相同的溫度，水的加熱時間長，即水吸收的熱量多。
(2)換其他的兩種質量相等的不同物質進行實驗，在升高的溫度相同時，吸收的熱量一般不相等。
分析論證：
實驗方法 ：轉換法和控制變量法。
（1）控制變量法的運用：控制變量法的運用:實驗中，控制水和鐵砂的質量相同，升高相同的溫度，比較加熱時間的長短(替代吸收熱量的多少).另外，還可控制水和鐵砂的質量相同，加熱相等的時間(替代吸收熱量相等)，比較升高的溫度。
（2）轉換法的運用：相同的加熱器在相同時間內放出的熱量相等，通過加熱時間的長短反映吸收熱量的多少，即將“用相同的酒精燈加熱時間的長短”替代吸收熱量的多少。
A.實驗中，沙子吸熱升溫較快，說明沙子吸熱能力較強
B.在本實驗中，物體吸熱多少是由物質的種類決定的
C.實驗中，將沙子和水加熱到相同溫度時，它們吸收的熱量相同
D.實驗中，加熱相同的時間，末溫低的物質吸熱能力強
比較不同物質吸熱的情況時，同學們用酒精燈同時開始均勻加熱質量和初溫都相等的沙子和水，裝置如圖。下列說法正確的是 ( )
D
解析：實驗中，沙子吸熱升溫較快，說明沙子吸熱能力弱，A錯誤。在本實驗中，物體吸熱多少是由加熱時間決定的，B錯誤。將沙子和水加熱到相同溫度時，水吸收的熱量多，C錯誤。加熱相同的時間，吸收的熱量相等，末溫低的物質吸熱能力強，D正確。
知識點2
比熱容
1. 物理意義 ：用來描述不同物質的吸熱能力。
2. 定義：一定質量的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高溫度的乘積之比，叫做這種物質的比熱容。
3. 定義式
4. 比熱容的單位： J/(kg ℃)。
方法技巧
所謂比值定義法，就是用兩個(或多個)物理量的比值來定義一個新的物理量的方法。用比值定義法定義的物理量有密度、速度和壓強等。
5. 理解比熱容
(1)比熱容是物質本身的一種特性，它既不隨物體質量的變化而變化，又不隨物體吸收(或放出)熱量的多少及溫度的變化而變化。
(2)不同的物質比熱容一般不同，在同一狀態下同種物質的比熱容相同。比熱容反映了不同物質吸、放熱本領的強弱，利用物質的這種特性可以鑒別物質的種類。
(3)對于同種物質，比熱容還與物質的狀態有關，同種物質在不同狀態下，比熱容一般不同。例如，水的比熱容是4.2 ×103 J/(kg ℃)，而冰的比熱容是2.1 ×103 J/(kg ℃)。
(4)比熱容還反映了物質溫度改變的難易程度.質量相同的不同物質，當吸收或放出相同熱量時，比熱容大的物質溫度變化較小；比熱容小的物質溫度變化較大。
6. 水的比熱容及其應用
(1)在常見物質中，水的比熱容較大，是4.2 ×103 J/(kg·℃)，其物理意義是質量為1 kg 的水溫度升高(或降低)1℃時吸收(或放出)的熱量是4.2×103 J。它的顯著特點是吸收(或放出)相同的熱量時，溫度變化幅度較??；升高(或降低)相同的溫度時，吸收(或放出)的熱量較多。
(2)水的比熱容大的應用
①調節氣候。沙漠地區和沿海地區相比，晝夜溫差大，這是因為沙石、泥土等物質的比熱容比較小。種植花草樹木，能有效地改善氣候，如圖所示。
②用水作為冷卻劑或導熱介質，如圖所示。
工廠里的冷卻塔大多
用水作為冷卻介質
北方樓房中的暖氣用水
作為輸運能量的介質
已知銅的比熱容比鋁的比熱容小，下列說法正確的是( )
A．將一塊銅的質量減小一半，它的比熱容減半
B．質量相同的銅塊和鋁塊，銅塊的內能比鋁塊的內能小
C．質量相同的銅塊和鋁塊，吸收相同的熱量，銅塊升高的溫度多
D．質量和初溫都相等的銅塊和鋁塊，放出相等熱量后相接觸，熱傳遞 的方向是從銅塊傳給鋁塊
C
解析：比熱容是物質的一種特性，與質量無關；未知銅塊和鋁塊的溫度，不確定二者的內能大??；銅的比熱容比鋁的比熱容小，放出相等熱量后，銅塊降低的溫度多，而銅塊和鋁塊初溫相同，則銅塊的末溫較低，熱傳遞的方向是從鋁塊傳給銅塊。
如果用Q吸表示吸收的熱量、Q放表示放出的熱量，用c表示比熱容，用m表示質量，用t0表示物體原來的溫度，用t表示物體后來的溫度，那么：
（1）升溫吸熱：Q吸=cm（t-t0）
（2）降溫放熱：Q放=cm（t0-t）
知識點3
熱量的計算
特別提醒
（1） 注意公式中各物理量的單位。
（2）公式只適合于物質狀態不變時的吸熱升溫或放熱降溫。
（3）注意比熱容的單位：不可去掉分母的括號寫成“J/kg·℃”。
（4）注意認真審題：“升高”“升高了”不同于“升高到”。“升高”和“升高了”是指溫度的變化量，即Δt；“升高到”是指末溫，即t。
2. 計算物體初溫和末溫的方法
(1)已知初溫求末溫：先由Δt=求出物體升高(或降低)的溫度，再由t =t0+Δt(或t =t0－Δt)來求末溫。
(2)已知末溫求初溫的方法同上。
把質量為2kg，溫度為20℃的水加熱到80℃，水吸收的熱量是多少？
解析：從比熱容表査知水的比熱容是
c水=4.2×103J/(kg·℃)
即質量是1kg的水溫度升高1℃時吸收的熱量是4.2×103J；則2kg的水溫度升高1℃時吸收的熱量是
4.2×103J/(kg·℃)×2kg×1℃=8.4×103J；
把質量為2kg，溫度為20℃的水加熱到80℃，水吸收的熱量是多少？
2kg的水溫度升高80℃-20℃=60℃時，吸收的熱量是
4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J；
上述計算可以寫成一個算式：
吸收的熱量
Q=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J。
人類發展史也是利用燃料的歷史，干木柴、煤的放熱本領不同，是因為它們的________(填“熱值”“熱量”或“溫度”)不同，完全燃燒0.28 m3 的天然氣可放出________ J 的熱量，這些熱量若全部被水吸收，可讓________ kg 的水溫度升高20 ℃。［已知天然氣熱值q=3.0×107 J/m3，水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·℃)］
熱值
8.4×106
100
解析：干木柴和煤的放熱本領不同，是因為它們的熱值不同； 完全燃燒0.28 m3 的天然氣放出的熱量
Q=qV=3.0×107 J/m3×0.28 m3=8.4×106 J；
水的質量m= ==100 kg。
1.物體的吸熱能力：與質量、升高的溫度、物質種類有關。
3.比熱容反映了物質吸收或放出熱量的能力。水的比熱容最大，
為 4.2×103J/(kg·℃)。
4.熱量Q=cmΔt，吸收熱量Q吸=cm(t-t0)；放出熱量Q放=cm(t0-t)。
2.比熱容:質量為m的某種物質從外界吸收熱量Q,溫度升高了Δt，
則即是這種物質的比熱容，用符號c表示。

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