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第3節比熱容
第十三章 內能
學
習
目
標
導入新課
烈日炎炎的夏季，白天海灘上的沙子熱得燙腳，但海水卻非常涼爽；傍晚太陽西落，沙子很快涼了下來，但海水卻仍然暖暖的。
同樣的日照條件，為什么沙子和海水的溫度不一樣？
[實驗目的]
比熱容
實驗 比較不同物質吸熱的情況
比較不同物質的吸熱情況。
[實驗導覽]
加熱相同質量的食用油和水，每隔兩分鐘測量并記錄他們的溫度。
方案1：選取質量相同的不同物質，使它們升高相同的溫度，比較它們吸收熱量的多少，吸收熱量多的物質吸熱本領強。
方案2：選取質量相同的不同物質，讓它們吸收相同的熱量，比較它們升高的溫度，溫度升高小的物質吸熱本領強。（拓展）
吸熱本領強的物質，溫度不易改變。
[實驗儀器]
比熱容
利用電加熱器（相同規格）來加熱水和食用油。電加熱器每秒放出的熱量是一定的，當它浸沒在液體中時，可認為液體每秒吸收的熱量相同。
[實驗方法]
比熱容
①控制變量法：控制水和食用油的質量、吸收的熱量相同，通過溫度變化量的不同來說明說明水和食用油的吸熱本領不同。
②轉換法：吸收熱量的多少無法直接觀察，但相同規格的電熱器每秒放出的熱量是相同的，通電時間越長，放出的熱量越多。不計熱量損失，放出的熱量全部被吸收，故物質吸收熱量的多少可以轉化成加熱時間的長短。
[實驗步驟]
比熱容
1.用托盤天平稱取相同質量的食用油和水。它們的質量都為200g。
2.將兩個相同規格的電加熱器放入油和水中。
3.把兩個相同的溫度計同時插入油和水中。
4.記錄油和水的初始溫度。（室溫）
溫度計液泡要完全浸沒在液體中，且不能觸碰容器底和容器壁
5.把加熱器電源插入插座中并開始計時，每隔兩分鐘觀察一次溫度變化，將測量的溫度記錄到表格中。
6.通過實驗數據進行實驗分析，得出實驗結論。
[實驗步驟]
比熱容
[實驗數據]
比熱容
[實驗結論]
不同物質，在質量相等，升高溫度相同時，吸收的熱量不同。
比熱容
例題1
1.在“探究比較不同物質的吸熱的情況”實驗中，實驗裝置如圖所示。
（1）除圖中的器材外，本實驗還缺少的實驗器材是_________。實驗中應該取質量_________（選填“相等”或者“不相等”）、初溫相同的甲、乙兩種液體，分別倒入相同的燒杯中，用相同的電加熱器加熱，實驗數據記錄如表：
秒表
相等
（2）實驗中，可以通過_________（選填“升高溫度”或者“加熱時間”）來比較兩種液體吸收熱量的多少。
（3）分析實驗數據可知：當它們升高相同溫度時_________（選填“甲”或“乙”）液體需要吸收的熱量更多，當它們吸收相同的熱量時，_________（選填“甲”或“乙”）液體升溫更高。
溫度/℃ 20 30 40 50
加熱時間/s 甲 0 40 82 126
乙 0 18 40 64
例題1
加熱時間
甲
乙
（4）若在這兩種液體中選擇一種作為汽車發動機的冷卻劑，_________（選填“甲”或“乙”）更合適作冷卻劑。
（5）在這個實驗中用到了兩種實驗方法，分別是_____ ____和_________。
例題1
甲
控制變量法
轉換法
解析：
（1）[1]比較不同物質的吸熱的情況，可采用相同的加熱器對質量相等的不同物質加熱相同時間，比較它們升高的溫度，溫度升高得少的吸熱本領強；也可以比較它們升高相同溫度所需要的時間，所需時間越多的，吸熱本領越強。所以除了圖示的器材，還需要秒表來記錄加熱時間。
[2]液體的質量不同，吸收的熱量也不同，為了比較不同物質的吸熱本領，實驗中應控制兩種液體的質量相等。
（2）[3]實驗中采用相同的加熱器加熱，相同時間液體吸收的熱量相同，所以通過加熱時間來比較兩種液體吸收熱量的多少。
（3）[4][5]由表中數據可知，升高相同的溫度，甲液體的加熱時間更長，甲液體吸收的熱量更多，如果吸收相同的熱量，則乙液體的溫度更高。
（4）[6]汽車發動機的冷卻劑需要吸熱能力強的物質，由實驗結果可知，甲物質的吸熱能力更強，更適合作冷卻劑。
（5）[7][8]實驗中將物質吸收熱量的多少轉換成了加熱時間，用到了轉換法；同時影響物體吸熱多少的因素有多個，實驗時還用到了控制變量法。
例題1
怎樣表示不同物質這種性質上的差別呢
物理學中引入了 這個物理量。
1.定義：
2.符號：
3.表達式：
比熱容
C=
吸收（或放出）的熱量
單位：焦耳（J)
質量
單位：千克（Kg)
升高（或降低）的溫度
單位：攝氏度（°C)
比熱容
比值定義法
比熱容
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的溫度乘積之比，叫做這種物質的比熱容。
c
變形式理解比熱容：
①由變形式Q= cm△t可知,質量相等的不同物質,溫度變化量相同時,比熱容大的吸收(或放出)的熱量多。
②由變形式=可知,質量相等的不同物質,吸收(或放出)相同的熱量時,比熱容大的溫度變化量小。
比熱容還反映了物質溫度改變的難易程度,比熱容大的物質溫度較難改變,比熱容小的物質溫度較易改變.因此，比熱容大的物質對調節溫度有很好的作用
比熱容反映了物質吸、放熱本領的強弱,比熱容大表示物質的吸、放熱能力強,比熱容小表示物質的吸、放熱能力弱.
比熱容
③由變形式=可知,不同的物質,在吸收(或放出)的熱量與溫度變化量相同時,比熱容大的質量小.
4.單位: ，單位符號: 。
5.物理意義：
比熱容
如水的比熱容是4.2×103J/(kg·°C)，其物理意義是：
注意括號不能漏掉，漏掉會使意義發生變化
焦每千克攝氏度
J/(kg·°C)
單位質量的某種物質，溫度降低1°C所放出的熱量，與它溫度升高1°C所吸收的熱量相等，數值上也等于它的比熱容。
質量為1Kg的水，溫度升高（或降低）1°C時所吸收(或放出)的熱量為4.2×103J
6.理解比熱容：
比熱容是反映物質自身性質的物理量。其大小與物質的種類和狀態有關。對于同種物質而言，狀態不變時，其比熱容是一定的，也就是說，比熱容的大小與物體的質量、吸收熱量的多少、溫度變化量等因素無關。不同的物質，比熱容一般不同。
相同條件下一杯水和一桶水比熱容相同。
如冰和水的比熱容不同。
如杯熱水和一杯冷水，比熱容是相同一的。
比熱容
2.據 ，關于同一種物質的比熱容c，下列說法正確的是（　　）
A．若吸收的熱量增大一倍，則比熱容增大一倍
B．若加熱前后的溫度差增大一倍，則比熱容增大一倍
C．若質量增大一倍，則比熱容減至一半
D．比熱容的大小與質量大小無關
例題2
解析：比熱容是物質本身的一種特性，與物體吸收的熱量、溫度變化、質量等因素無關，只與物質種類和狀態有關；所以，同一種物質，無論質量多大，比熱容都一樣；故ABC錯誤，D正確。故選D。
D
比熱容
常見物質中，水的比熱容最大，要記住水的比熱容
比熱容
從表中可以看出，水的比熱容 。當環境溫度變化較快的時候，水的溫度變化相對 。生物體內水的比例很 ，有助于調節生物體自身的溫度，以免溫度變化太快對生物體造成嚴重損害。水的比熱容是沙石的 倍多。質量相同的水和沙石，要使它們上升同樣的溫度，水會吸收 . 的熱量；如果吸收或放出的熱量相同，水的溫度變化比沙石 得多。
較大
較慢
4
高
更多
小
夏天，陽光照在海上，盡管海水吸收了許多熱量，但是由于它的比熱容較大，所以海水的溫度變化并不大，海邊的氣溫變化也不會很大。而在沙漠，由于沙石的比熱容較小，吸收同樣的熱量，溫度會上升很多，所以沙漠的晝夜溫差很大。
比熱容
比熱容
水的比熱容大的應用
我國北方樓房中的“暖氣”用水作為介質，把燃料燃燒時產生的熱量帶到房屋中取暖。用水做輸運能量的介質有什么好處？生活中、各種產業中，還有沒有用水來加熱或散熱的情況？
由于水的比熱容大,等質量的水相對于煤油、酒精等其他常見液體而言,升高(或降低)相同的溫度,吸收(或放出)的熱量更多,用水做吸、放熱介質有明顯的優勢。在同等條件下,用水做介質能從燃料處獲得更多的熱量,進入暖氣片時對外釋放的熱量也更多,所以用水做介質效果更好。生活中往往用熱水袋取暖；汽車、發電廠的發動機也常用水做冷卻劑等等.
比熱容
例題3
3.在烈日當空的海邊玩耍，你會發現沙子燙腳，而海水卻是涼涼的，這是為什么？
答：與同質量的海水相比，沙子的比熱容較小，吸收相同熱量時，沙子的溫度升得快，海水的比熱容大，溫度升高的慢，所以沙子燙腳，而海水卻是涼涼的。
4．為了比較A、B兩種液體的吸熱能力，小亮用完全相同的加熱裝置對質量分別為100g和400g的A、B兩液體進行加熱，根據實驗數據繪制的溫度隨時間變化的圖像如圖所示。根據圖像信息，下列說法中正確的是（　　）
A．A、B兩液體在0~8min內吸收的熱量之比為
B．A、B兩液體的比熱容之比為
C．B液體的吸熱能力比A液體的強
D．A液體比B液體更適合作發動機的冷卻液
例題4
D
例題4
比熱容
拓展性實驗 用傳感器比較不同物質的比熱容
5．如圖1所示，在比較“不同液體吸熱本領大小”的實驗中，小虎將兩支溫度傳感器和兩個相同的試管（分別盛有初溫相同、質量相同的甲、乙兩種液體）分別固定在鐵架臺上，兩個試管放入同一個紅外加熱器中，兩個溫度傳感器的探頭部分與兩試管內的液體接觸良好，兩只溫度傳感器通過數據采集線與計算機相連接，對兩試管內的液體加熱。這兩種液體在沸騰前，在計算機上得到圖2所示的溫度一時間實驗圖線。
例題5
（1）如果升高相同的溫度，兩種液體吸收的熱量______（填“相同”或“不同”）；如果加熱時間相同，甲液體吸收的熱量______乙液體吸收的熱量（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（2）分析圖2可知______（選填“甲”或“乙”）液體的比熱容大；
（3）通過測量液體的質量并讀取紅外加熱器釋放的熱量計算出液體的比熱容______（選填“大于”、“等于”或“小于”）其真實值。
例題5
不同
等于
乙
不同
（4）如圖3是某一沿海城市和某一內陸城市年氣溫變化曲線，從圖像可以看出，在一年中，曲線a所示的城市氣溫變化較______（選“大”或“小”），根據上面探究過程中所獲得的知識可知，曲線a表示的是 ______（選“沿海”或“內陸”）城市的年氣溫變化曲線。
例題5
內陸
大
例題5
解析：（1）[1][2]如果升高相同的溫度，加熱時間不同，如下圖所示，根據轉換法，
兩種液體吸收的熱量不同；如果加熱時間相同，根據轉換法，甲液體吸收的熱量等于乙液體吸收的熱量。
（2）[3]比較“不同液體吸熱本領大小”的實驗中，采用的是控制變量法，需要控制兩種液體的質量是相同的；實驗中用相同的加熱器加熱，如果加熱時間相同，甲液體吸收的熱量等于乙液體吸收的熱量；由圖可知，升高相同的溫度，乙的加熱時間長，則甲液體吸收的熱量小于乙液體吸收的熱量，說明乙液體的比熱容大。
（3）[4]在實驗的過程中，紅外加熱器消耗的電能轉化為的內能，并不全部給了液體，通過測量液體的質量并讀取紅外加熱器釋放的熱量計算出液體的比熱容時，熱量結果偏大，根據Q=cmΔt可知，測量值要大于真實值。
（4）[5][6]由圖丙氣溫變化曲線得出，a城市最高、最低氣溫差比b所示的城市的大；沙石的比熱容比水小，在吸收或放出相同的熱量時，溫度變化值比較大，所以曲線a表示的是內陸城市的年氣溫變化曲線。
例題5
熱量的計算
吸熱公式：Q吸=cm(t-t0)
放熱公式：Q放=cm(t0-t)
吸收的熱量
單位：焦耳（J)
質量
單位：千克（Kg)
初始溫度（初溫)
單位：攝氏度（°C)
比熱容
單位：J/(kg·°C)
放出的熱量
單位：焦耳（J)
末溫度（末溫)
單位：攝氏度（°C)
1.計算熱量的公式
如果用△t表示升高或降低的溫度，即溫度的變化量，則吸熱和放熱公式可以統一為Q=cm△t
使用計算熱量的公式注意事項：
①公式中各物理量應統一為國際單位。
②公式只適用于物態不發生變化時物體升溫(或降溫)過程中吸熱(或放熱)的計算。
③審題時要注意“溫度升高到”和“溫度升高了”的區別.“升高到”是指物體的末溫,“升高了”是指溫度的變化量.
熱量的計算
例題6
拓展：熱平衡方程
當兩個溫度不同的物體相互接觸時會發生熱傳遞,高溫物體放出熱量,溫度降低,低溫物體吸收熱量,溫度升高。如果沒有熱量損失,則高溫物體降溫放出的熱量等于低溫物體升溫吸收的熱量,即Q放=Q吸。
熱量的計算
例題7
7．有一根燒紅的鐵釘，溫度是820℃，質量是2×10﹣3kg，將它投入到某種液體中，該液體的初溫是10℃，質量是36.8g，鐵和液體的溫度達到20℃后不再變化。不考慮周圍環境的影響和熱損失，鐵的比熱容為0.46×103J/（kg ℃）。計算：
（1）鐵釘放出的熱量；
（2）該液體的比熱容？
例題7
課堂小結
13.3
比熱容
實驗
比較不同物質的吸熱情況
比熱容
熱量的計算
吸熱公式：Q吸=cm(t-t0)
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的溫度乘積之比，叫做這種物質的比熱容。
表達式：C=
影響因素：物質的種類和狀態
一般式：Q=cm△t
放熱公式：Q放=cm(t0-t)

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