2020-2021学年沪科版物理九年级13.2科学探究：物质的比热容 第2课时 比热容的计算及应用

比热容的计算及应用 沪科版·九年级物理上册 复习导入 一、物体的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。 二、一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 三、比热容反映了物质吸收或放出热量的能力。水的比热容最大，为4.2×103J/(kg·℃)。 “水的比热容大”这一特点在人们的日常生活和生产中具有重要的意义。 探究新知 思考： 1.汽车发动机为何用水来冷却？ 2.冬天的散热器（俗称暖气片）为何用热水供暖？ 水的比热容大，在质量一定的条件下水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，用水做冷却剂或取暖效果好。 用冷水冷却汽车发动机 用热水取暖 人们培育秧苗时，为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏，常常在傍晚往农田中灌水，白天再将水放出。因为，在夜间温度下降时水放出的热量较多，从而达到防冻的目的。 5 6 沙漠地带昼夜温差很大，而沿海地区昼夜温差不大，这是什么原因？ 由于海水比热容比砂石大，海水与砂石比较，吸收或放出同样的热量，升高或降低的温度较小，白天在受太阳照射条件相同时，海水的温度变化要小些，所以沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚放热，沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。同理，在一年之中夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。 提出问题： 水的比热容是多少？物理意义是什么？ 知道了物质的比热容相当于知道了什么？ 相当于知道了1㎏的这种物质温度升高或降低1℃时吸收或放出的热量。 如果物体的质量不是1㎏，升高或降低的温度不是1℃，那么物体吸收或放出的热量该怎样计算呢？ 　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）： （1）升温吸热：Q吸=cm（t2-t1）； （2）降温放热：Q放=cm（t1-t2）。 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。 （2）热平衡方程：Q吸 = Q放。 热量和热平衡 （1）如果某物体的比热容为c，质量为m，温度变化为Δt，则物体吸收或放出的热量为Q=cmΔt。 （2）此公式适用于物体温度改变时，物体吸收或放出热量的计算，对物态变化的过程不适用。 热量和热平衡问题的计算 （3）物体的温度升高时吸收的热量Q吸=cmΔt升=cm(t-t0)；物体的温度降低时放出的热量Q放=cmΔt降=cm(t0-t)，Δt为物体温度的变化值，即物体高温值和低温值之差。 （4）在热传递过程中，当两个物体之间只有热传递而没有热量的损失时，根据热平衡，则有Q吸=Q放。 热量和热平衡问题的计算 例题*：要把2kg的水从20℃加热到100℃，至少需供给多少热量？ 已知：c=4.2×103J/(kg·℃)，m=2kg，t1=20℃，t2=100℃。 求：Q吸。 解：Q吸=cm(t2－t1) = 4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃) = 6.72×105J。 答：至少需供给6.72×105J的热量。 例题：使20g冰的温度从-10℃升高到0℃，但未熔化成水，需要吸收多少热量？如果这些热量是由温度从5℃降低到0℃的水供给的，需要多少克5℃的水？［冰的比热容2.1×103J/(kg·℃)］ 解：m冰=20 g=20×10-3 kg，Δt冰=0℃-(-10℃)=10℃，冰吸收的热量Q吸=c冰m冰Δt冰=2.1×103 J/(kg·℃)×20×10-3 kg×10℃=420 J； 由题知，冰升高温度吸收的热量由水降温放热提供，即Q吸=Q放=c水m水Δt水，Δt水=5℃-0℃=5℃，需要水的质量： 例题：在1标准大气压下，把一质量为500g的高温物体投入质量为8kg、温度为20℃的水中，如果物体放出的热量是2.73×106J，不计热量损失，则水的温度会升高到____℃。 解析：解答本题的关键是根据热量公式推出 ，且要分清“升高到”与“升高了”的区别。本题“升高到多少”即求水的末温。 根据热量公式Q = cmΔt，得水升高的温度为： 由于t0+Δt=20℃+81.25℃=101.25℃＞100℃，又因在标准大气压下水沸腾后温度会保持100℃，故水的末温为100℃。 100 课堂小结 　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）： （1）升温吸热：Q吸=cm（t2-t1）；