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第十二章 機(jī)械能和內(nèi)能
第3節(jié) 物質(zhì)的比熱容
同樣的日照條件，海水的溫度和沙灘不一樣。白天，海水涼，沙灘燙腳。傍晚，沙灘涼了下來，海水卻還暖暖的，這是為什么呢？
思考
從沙灘走到海水里有什么感覺？
同樣的日照下，為什么內(nèi)陸的晝夜溫差比沿海地區(qū)大呢？
新疆吐魯番
上海
思考
觀察吐魯番和上海的溫差，你發(fā)現(xiàn)了什么？
水
上述兩例都和什么物質(zhì)吸放熱有關(guān)？
①水吸收的熱量與水的 有關(guān)，水的 越 ，吸收熱量越多。
②水吸收的熱量與水的 有關(guān)， 升高越 ，吸收熱量越多。
水吸收的熱量多少跟哪些因素有關(guān)呢？
探究同一物質(zhì)的吸熱特點(diǎn)
【經(jīng)驗猜想】
質(zhì)量
質(zhì)量
大
溫度升高多少
水溫
多
【提出問題】
物體吸收的熱量還和 有關(guān)
是不是只要物體的質(zhì)量相等、升高的溫度相同，它們吸收的熱量就相等呢？或者說物體吸收熱量的多少是否還跟其他因素有關(guān)？
探究不同物質(zhì)的吸熱特點(diǎn)
【實(shí)驗猜想】
【提出問題】
物質(zhì)種類
同時讓太陽加熱質(zhì)量相等、初溫均為20℃的沙子和水，誰先達(dá)到40℃？
時間短的說明其吸熱 。
少
①研究方法？保證什么相同？
②怎么比較不同物質(zhì)吸熱多少？
③要記錄哪些數(shù)據(jù)？
④需要哪些實(shí)驗器材？
⑤是否要使加熱器的規(guī)格相同
【實(shí)驗設(shè)計】
控制變量法
保證質(zhì)量、溫度升高多少（最好是初溫和末溫均相同）
轉(zhuǎn)換法
相同熱源加熱下，比較加熱時間
物體質(zhì)量、溫度變化（初溫和末溫）、加熱時間
托盤天平、溫度計、秒表、熱源、燒杯…
保證相同時間內(nèi)，水和食用油吸收的熱量相同
【實(shí)驗記錄】
探究不同物質(zhì)的吸熱特點(diǎn)
方案一：用相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)（食用油和水），讓它們升高相同的溫度，比較加熱時間。
等質(zhì)量的水和食用油，升高相同溫度，水需要的加熱時間更長，說明水比食用油吸收熱量多。
【實(shí)驗結(jié)論】
溫度(℃) 20 24 28 32 36 40 44 …
加熱時間(min) 水 0 1.4 3 5.1 7 9.5 12
食用油 0 1 2 3.2 5.6 7 8.5
溫度(℃) 20 24 28 32 36 40 44 …
加熱時間(min) 水
食用油
水的吸熱能力更 。
強(qiáng)
吸熱能力 儲水能力
熱量 水量
溫度變化 高度變化
【實(shí)驗記錄】
探究不同物質(zhì)的吸熱特點(diǎn)
方案二：相同質(zhì)量的兩物質(zhì)，加熱相同時間，比較溫度升高的多少。設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格。
　　等質(zhì)量的水和食用油，加熱時間相同，即吸收相同熱量，食用油升高的溫度更多。
【實(shí)驗結(jié)論】
加熱時間(min) 0 1 2 3 4 5 6 …
溫度(℃) 水
食用油
加熱時間(min) 0 1 2 3 4 5 6 …
溫度(℃) 水 20 23 26 29 32 35 38
食用油 20 27 33 39 48 54 60
水的吸熱能力更 。
強(qiáng)
轉(zhuǎn)換法
相同熱源加熱下，比較溫度變化，
反映吸熱能力
張軍在做“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”實(shí)驗時,使用相同的電加熱器給水和煤油加熱，得到如下數(shù)據(jù)：
典型例題
①本實(shí)驗中，物質(zhì)吸收熱量的多少是通過比較 來反映的。
②分析1、3號燒杯的實(shí)驗記錄，可以得出的初步結(jié)論是： ，在質(zhì)量 、升高的溫度相同時，吸收的熱量不同。
③分析1、2號燒杯的實(shí)驗記錄，可以得出的初步結(jié)論是：
同種物質(zhì)升高相同溫度時，吸收熱量的多少與物質(zhì)的 有關(guān)。
④直線a代表的是 。
質(zhì)量
加熱時間
不同物質(zhì)
煤油
相等
經(jīng)過科學(xué)測定，發(fā)現(xiàn)一般情況下，不同的物質(zhì)，在質(zhì)量相等、升高溫度相同時，吸收的熱量不同。物質(zhì)的這種吸放熱性質(zhì)特點(diǎn)，用物理量比熱容來表示。
一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容。
比熱容的符號：c
單位：焦耳每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)
c =
比熱容
定義
比熱容是反映物質(zhì)自身性質(zhì)的物理量（即是物質(zhì)的屬性），物質(zhì)種類不同，比熱容一般不同。
常見物質(zhì)的比熱容
體現(xiàn)吸熱能力：比熱容越大，吸熱能力越強(qiáng)
升高相同溫度，吸收熱量越多
溫度改變難易程度：比熱容越大，溫度越難改變，升溫慢、降溫也慢
與密度類似：是物質(zhì)的屬性，與物體溫度、多少無關(guān)
不同物質(zhì)比熱容一般不同，同一物質(zhì)狀態(tài)不同，比熱容可能也不同
一般液體比熱容比固體大
物質(zhì)種類不同，比熱容可能相同
比熱容的理解
冰與水
冰與煤油
同樣的日照條件，海水的溫度和沙灘不一樣。白天，海水涼，沙灘燙腳。傍晚，沙灘涼了下來，海水卻還暖暖的，這是為什么呢？
因為海水與沙子受光照的時間完全相同，所以它們吸收的熱量相同，但是海水的比熱容比沙子的比熱容大，所以海水升溫比沙子慢；
沒有日照時，海水降溫比沙子慢。
思 考
來自大自然的疑問
水的比熱容是： c水 = 4.2×103 J/(kg·℃)
嘗試說出水的比熱容的物理意義：
1 kg的水溫度升高或降低1 ℃吸收或放出的熱量是4.2×103 J
水的比熱容
“水的比熱容大”這一特點(diǎn)在人們的日常生活和生產(chǎn)中具有重要的意義。
降溫：汽車發(fā)動機(jī)用水冷卻
取暖：冬天的散熱器（俗稱暖氣片）用熱水供暖
①吸放熱能力強(qiáng)
②溫度難改變
同緯度沿海地區(qū)晝夜溫差比沙漠地區(qū)小
調(diào)節(jié)氣候：云南昆明（又名春城）
沿海地區(qū)有海陸風(fēng)
比熱容的應(yīng)用
發(fā)動機(jī)水冷系統(tǒng)
散熱器熱水供暖
【分析】
1.c水最大，吸收相同Q， t不會太大。
2.c水最大， t變化相同，放出Q更多。
？
生活·物理·社會
為什么同一緯度的海濱城市和沙漠地區(qū)的氣溫變化會如此大
由于海水的比熱容大，沙石比熱容小，海水與沙石比較，吸收或放出同樣的熱量，升高或降低的溫度較小，白天在受太陽照射條件相同時，海水的溫度變化要小些，沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫升慢，夜晚放熱，沿海地區(qū)溫度降低也少。
海濱24℃~28℃
沙漠5℃~38℃
生活·物理·社會
昆明，又名春城，是云南省的首府。昆明的周邊，現(xiàn)在滇池南北長約40千米，東西寬約8千米，總面積300平方千米，湖岸線長163.2千米，最大水深10.4米，平均水深4.4米。那里的氣候宜人，四季如春，這與滇池密切相關(guān)。你知道其中的緣故嗎？
生活·物理·社會
談起夏日海風(fēng)，你可知道，在沿海地區(qū)陸地表面的氣溫比海面的氣溫晝夜變化顯著，白天和夜晚的風(fēng)向往往是不同的，你知道白天風(fēng)是從哪里吹向哪里？夜晚呢？
為什么？
生活·物理·社會
白天：陸地比大海升溫快，地面附近密度較小的熱空氣上升，海面較冷的空氣就會來補(bǔ)充，于是冷空氣沿海面吹向陸地，形成海風(fēng)。
夜晚：陸地比大海降溫快，海面附近密度較小的熱空氣上升，地面較冷的空氣就會來補(bǔ)充，于是冷空氣沿陸地吹向海面，形成陸風(fēng)。
海風(fēng)
鋼筋水泥都市，給我們的生活帶來方便的同時，也給我們帶來諸多不便，比如，炎炎夏季，都市氣溫往往比郊外要高3℃~5 ℃，這就是熱島效應(yīng)，應(yīng)該如何應(yīng)對呢？
種草種樹，增加水蒸氣蒸騰
修建人工湖，利用水的吸熱本領(lǐng)強(qiáng)，來調(diào)節(jié)氣溫
生活·物理·社會
比熱容 熱量
特點(diǎn) 反映物質(zhì)吸熱或放熱能力的強(qiáng)弱 反映物體吸收或放出熱量的多少
概念 單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高(或降低)1℃吸收(放出)的熱量 熱傳遞過程中，傳遞能量的多少
單位 J/(kg·C) J
有關(guān) 因素 只與物質(zhì)的種類、狀態(tài)有關(guān) 而與質(zhì)量溫度、熱量無關(guān) 與比熱容、質(zhì)量、溫度的改變量有關(guān)
聯(lián)系 Q = cm t
比熱容與熱量的區(qū)別和聯(lián)系
A B D
A B C D
1.以下四種現(xiàn)象中，與水的比熱容有很大關(guān)系的是（ ）（多選）
　　A.汽車的發(fā)動機(jī)用循環(huán)流動的水來冷卻
　　B.生活中往往用熱水取暖
　　C.夏天灑水降溫
　　D.灘涂濕地溫差小
練一練
2.如圖是其中一個實(shí)驗小組畫出的冰熔化時溫度隨時間變化的圖象，請你利用圖象分析說明冰的比熱容小于水的比熱容（假定每分鐘受熱物質(zhì)吸收熱量相等）。
因為質(zhì)量是物質(zhì)本身的一種屬性，與狀態(tài)無關(guān)，
所以冰化水后質(zhì)量不變。
由圖象可知，加熱相同的時間（第1分鐘和第5分鐘）內(nèi)兩者吸收的熱量相等。
因為相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收相同的熱量時，溫度變化小的物質(zhì)比熱容大，所以水溫度的變化小，比熱容大。
練一練
B
3.將質(zhì)量、初溫分別相等的鐵塊和鋁塊（c鐵 < c鋁）放在沸水中煮一段較長的時間，則它們吸收的熱量（　 ）
　　A.鐵塊和鋁塊吸收的熱量一樣多　
　　B.鋁塊比鐵塊吸收的熱量多
　　C.鐵塊比鋁塊吸收的熱量多　
　　D.條件不足，無法確定
練一練
末溫和水溫相同
4.燒杯中裝有酒精，現(xiàn)用去一半，則剩余酒精的下列物理量中，不發(fā)生改變的是( )
A.質(zhì)量 B.重力 C.比熱容 D.體積
cba
C
5.質(zhì)量相等，初溫相同的abc三種不同液體，分別用三個完全相同的電加熱器加熱，加熱過程中，溫度隨時間變化的圖線如圖所示，根據(jù)圖線，把三種液體的比熱容按從大到小的順序為 。
練一練
【氣候調(diào)節(jié)】
諺語：早穿皮襖午穿紗，圍著火爐吃西瓜。
沙石比熱容 ，白天陽光照射 熱，溫度
升得 ，晚上 熱，溫度降得 ，日夜溫差 。
反之，沿海地區(qū)，水比熱容 ，故日夜溫差 。
【成因】
想想這是哪個地方的諺語，為什么？
比熱容的應(yīng)用
小
吸
快
放
快
大
大
小
水比熱容比沙石大，白天 熱，岸上氣溫比海面氣溫升的 ，使空氣對流，近地面風(fēng)從 吹來。晚上 熱，海面溫度 ，風(fēng)從 吹來。
【海陸風(fēng)】
白天：海風(fēng)
黑夜：陸風(fēng)
【成因】
看圖思考，分析形成原因。
吸
快
海面
放
高
陸地
比熱容的應(yīng)用
水稻是喜溫作物，在每年三四月份育秧時，為了防止霜凍，傍晚常常在秧田里灌一些水過夜，第二天太陽升起后，再把秧田里的水放掉，你能解釋原因嗎？
三四月份晝夜溫差大，夜晚氣溫降低，在稻田里灌些水，由于水的比熱容較大，在相同的條件下，夜晚水和泥土相比放出相同的熱量而溫度下降較慢，從而使水稻的溫度不至于太低而被凍壞，白天，將水放掉，因為泥土的比熱容較小，吸收熱量溫度升高得較快，有利于秧苗生長。
比熱容的應(yīng)用
隨堂小練18頁
一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容。
比熱容的符號：c
單位：焦耳每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)
c =
定義
比熱容
①吸放熱能力
②溫度改變難易程度
體現(xiàn)：
水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），表示什么意義呢？
質(zhì)量為1kg的水，溫度升高1℃，要吸收4.2×103J的熱量
物理意義：
1kg
2kg
1℃
2kg
1℃
2℃
吸收4.2×103J
放出2 × 4.2×103J
吸收2 × 2 × 4.2×103J
質(zhì)量
溫度變化
比熱容
如果知道有m kg水，加熱前初始溫度為t0℃，加熱后溫度為t ℃，那么它吸收了多少熱量呢？
m
×
4.2×103 J/(kg·℃) ×
(t t0)
思 考
熱量的計算
c =
Q = c×m× t
Q吸 =
如果要計算物體降溫時放出的熱量，公式會有什么不同？
t = 初溫 末溫 = t0 t
熱量的計算：
（1）升溫吸熱：Q吸= cm（t-t0）
（2）降溫放熱：Q放= cm（t0-t）
總 結(jié)
熱量的計算
注意點(diǎn)：
①溫度：升高或者升高了 t 降低或者降低了
升高到 末溫t 降低到
②不適用于物態(tài)變化（如熔化、凝固吸放熱時溫度并不變化）
和非物態(tài)變化過程，比較加熱時間的比例關(guān)系，進(jìn)而算出熱量
熱平衡
①概念：兩個溫度不同的物體放在一起時，高溫物體放出熱量，溫度降低；低溫物體吸收熱量，溫度升高。若放出的熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為“達(dá)到熱平衡”。
②熱平衡方程：Q吸 = Q放
熱平衡
例：把熱的鐵塊，放到冷水中，足夠長時間，忽略熱損失。此過程中，它們會發(fā)生 ，最終鐵塊和水的溫度 。水吸收的熱量 鐵塊放出的熱量。
C水m水(t t0水) = Q吸 = Q放 = C鐵m鐵(t0鐵 t)
熱傳遞
相同
=
某溫泉度假村利用地?zé)崴鳛榉块g洗浴用水，請計算：質(zhì)量為100kg的地?zé)崴瑴囟葟?0℃降低到20℃，放出的熱量是多少？【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
解：地?zé)崴懦龅臒崃?Q放 = c水m(t0-t)
= 4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(70℃-20℃)
= 2.1×107J
典型例題
把一個鋼件加熱到220 ℃，然后在空氣中自然冷卻至室溫為20 ℃，放出23000J的能量，則這個鋼件質(zhì)量為多少 【c鋼 = 0.46×103J/(kg·℃)】
m = = 0.25 kg
例：質(zhì)量420g的鐵塊初溫為790℃，質(zhì)量460g的水的初溫為20℃，把鐵塊放到水中足夠長時間，忽略熱損失，求最終鐵塊的溫度t和水升高的溫度。
【c鋼 = 0.46×103 J/(kg·℃)】
典型例題
C水m水(t t0水) = Q吸 = Q放 = C鐵m鐵(t0鐵 t)
鐵向水釋放熱量Q放，水吸收熱量Q吸，最終溫度相同， Q放= Q吸
4200 J/(kg·℃) ×0.46kg×(t 20) ℃ = 460 J/(kg·℃) ×0.42kg×(790 t) ℃
t = 90℃
即水溫升高了70℃
在探究“比較不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗中：
(1)在兩個完全相同的燒杯中分別裝入_____(選填“質(zhì)量”或“體積”)、初溫都相同的水和煤油。
(2)實(shí)驗中選擇相同規(guī)格加熱器，可以認(rèn)為在相同時間內(nèi)水和煤油___________相同，然后通過比較___________來完成探究實(shí)驗。
(3)根據(jù)實(shí)驗測得的數(shù)據(jù)分別描繪出了水和煤油兩種液體的溫度隨加熱時間變化的圖象，如圖所示，則____的吸熱能力更強(qiáng)，因此“暖手寶”中裝的儲熱液具有的比熱容_____(選填“較大”或“較小”)。
(4)由圖象可得，煤油的比熱容為_________J/(kg·℃)。
(5) 本實(shí)驗采用的物理研究方法是___________。
質(zhì)量
吸收的熱量
升高的溫度
水
大
2.1×103
控制變量法
典型例題
1.小明從表中提供的信息中，得出以下幾個結(jié)論，其中錯誤的是（　　）
A.汽車發(fā)動機(jī)用水來冷卻效果好　　　
B.液體的比熱容都比固體大
C.同種物質(zhì)在不同狀態(tài)下比熱容值不同　
D.質(zhì)量相等的銅和鉛，升高相同的溫度，銅吸收的熱量多
幾種物質(zhì)的比熱容（J/kg·℃）
水 4.2×103 干泥土 0.84×103
酒精 2.4×103 銅 0.39×103
冰 2.1×103 鋁 0.88×103
水銀 0.14×103 鉛 0.13×103
B
練一練
2.甲、乙兩個物體的質(zhì)量之比為2:1，比熱容之比為1:2，它們吸收了相同的熱量，升高溫度之比為（　　）
A．4:1 B．1:1 C．1:2 D．1:4
3.質(zhì)量、初溫相同的銅塊和鐵塊（已知c銅＜c鐵），放出相同的熱量后放在一起，熱量的傳遞方向是（ ）
A.從鐵塊傳給銅塊 B.從銅塊傳給鐵塊
C.不發(fā)生熱傳遞 D.無法確定
B
A
練一練
4.在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量為1kg，初溫為80℃的水吸收1.26×105J熱量后，其溫度升高到多少？（c水=4.2×103J/(kg ℃)
Q吸 = C水m水(t t0水)
1.26×105J = 4200 J/(kg·℃) ×1kg×(t 80) ℃
t = 110℃
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，液態(tài)水最高溫度為100℃
練一練
5.如圖所示，質(zhì)量為200g的某液體，比熱容是c=4.2×103J/ (kg·℃)，在均勻放熱的條件下凝固成固態(tài)物質(zhì)，且質(zhì)量不變，則第 20min的內(nèi)能 第10min的內(nèi)能；凝固過程中該物質(zhì)共放熱 J；該物質(zhì)液態(tài)與固態(tài)的比熱容之比為 。
小于
3.36×104
2:1
這種物質(zhì)就是水和冰
練一練
6.將質(zhì)量均為2kg，溫度均為20℃的銅、鐵、鋁三球同時放入正在加熱的沸水中，經(jīng)過較長一段時間后，三個球的末溫 (相同/不同)，則吸熱最多的是 球，接著將它們撈出，當(dāng)它們放出相同的熱量時， 球的溫度最低。
已知C鋁=0.88×103J/(kg ℃)、C鐵=0.46×103J/(kg ℃)、C銅=0.39×103J/(kg ℃)，
相同
鋁
銅
練一練

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