13.3 比热容- 2024-2025学年人教版初中物理九年级全一册

13.3 比热容 烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽，同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？ 新课引入 知识点 比较不同物质的吸热能力 1. 分别把一壶水和半壶水烧开，哪个吸热多？ 因此，物体吸收热量的多少与物体的质量有关。 1 一壶水吸热多 新知探究 由生活经验可知，水吸收的热量与水温升高多少有关，水温升高越多吸收热量越多。 同一种物质吸收的热量跟物体的质量和温度的升高都有关系。 吸收的热量除了与物体质量和升高的温度有关外，与物质的种类有关吗？ 如何比较水和食用油的吸热情况呢？ 实验：比较不同物质吸热的情况 方案2: 取质量和初温相同的水和食用油，加热相同的时间，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度。温度升高少的物质吸热本领强。 方案1: 取质量和初温相同的水和食用油，加热使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领强； ②怎样获得质量相同的水和食用油？ ③怎样测出它们的温度？ ④完成这次探究需要哪些实验器材？ ⑤如何设计记录实验数据的表格？ 用天平测量 用温度计测量 实验器材：学生电源、规格相同的电加热器、水、食用油、烧杯、温度计、细线、停表、天平和搅拌器等。 ①规格相同的电加热器，即在相同时间内放出的热量相同。 我来设计 实验设计 方案1：取质量和初温相同的水和食用油，加热使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领强。 设计记录数据的表格 （1）比什么？拿谁比？怎么比？ （2）怎么知道哪种物质吸收热量多？ （3）要记录哪些数据？ 进一步理解实验 液体 质量m(g) 初温t0（℃） 末温t（℃） 升高的温度(t-t0) /（℃） 加热时t（min） 水 食用油 方案2：取质量和初温相同的水和食用油，加热相同的时间，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度。温度升高少的物质吸热本领强。 设计记录数据的表格 液体 质量m(g) 初温t0（℃） 加热时间t/（min） 末温t（℃） 升高的温度(t-t0)/（℃） 水 食用油 （1）比什么？拿谁比？怎么比？ （2）怎么知道哪种物质吸收热量多？ （3）要记录哪些数据？ 进一步理解实验 实验结果 ① 质量相同的水和食用油，吸收相同的热量， 水的温度升高得少，两种物质吸热情况不同。 ② 质量相同的水和食用油，升高相同的温度，水吸收的热量多，两种物质吸热情况不同。 怎样表示物质的这种特性? 比热容 知识点 比热容 比热容是表示不同物质的吸热（放热）本领的物理量。 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。用符号c表示。 3. 物理意义： 1. 定义： 焦/(千克·摄氏度),读作焦每千克摄氏度，符号“J/(kg · ℃)”。 2. 单位： 2 ①比热容是反映物质自身性质的物理量，不随物体吸收或放出热量的多少、质量、升高或降低的温度而改变； ④常见物质中水的比热容最大； ②不同物质的比热容一般不同（有些不同物质的比热容相近或相同）； ③物质的比热容还与物质的状态有关。 水的比热容是： c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃) 常见物质的比热容 比热容的实质： （1）反映了物质吸热放热的本领；比热容越大，吸热或放热本领越强； （2）物质对冷热反应的灵敏程度；比热容越小，对冷热反应越灵敏。 比热容是物质的一种性质，就像密度是物质的性质一样，同种物质的比热容是一定的，不随物体吸收或放出的热量多少、质量、升高或降低的温度而改变。 比热容的应用 为什么同一纬度的海滨城市和沙漠地区的气温变化会如此大? 由于海水的比热容大，沙石比热容小，海水与沙石比较，海水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，沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚放热，沿海地区温度降低也小。 海滨24℃－32℃ 沙漠5℃－42℃ “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。 讨论 ：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相同温度时，吸热多，用水作冷却剂效果好。 水的比热容大，在质量一定的条件下水降低相同温度时， 放出的热量多，用热水取暖效果好。 知识点 热量的计算 已知铝的比热容是0.88×103J/(kg·℃)，这表示质量是1kg的铝块温度升高1℃时吸收的热量是0.88 ×103J。 3 计算：把质量为2kg、温度为30℃的铝块加热到100℃ ，铝块吸收的热量是多少？ 质量为1kg的铝，温度升高1℃，要吸收0.88×103J的热量. 2kg 2kg 1℃ 70℃ 2 × 0.88×103 J 70 × 2 × 0.88×103J 质量变化 温度 质量改变 温度改变 质量 温度变化 如果以Q吸代表物体吸收的热量，c代表物质的比热容，m代表物体的质量，t0和t分别是加热前、后物体的温度；通过上面的计算，可以总结出一个由比热容计算物体吸收热量的公式： Q吸=_________________。 cm（t - t0） 总结规律 热量的计算： （1）升温吸热：Q吸=cm（t-t0）； （2）降温放热：Q放=cm（t0-t）。 t0 表示物体的初温， t 表示物体的末温。若用 Δt 表示温度变化量，则物体吸收或放出的热量为 Q=cmΔt. 1. 各物理量的单位必须统一为国际单位制单位：Q→J、C→J/(kg·℃）、m →kg、Δt → ℃ 。 2. 物体吸收或放出热量的多少与物质的比热容、物体的质量和温度的变化量三个因素都有关系，注意这里指的是温度的变化量，而不是物体的温度。 运用热量计算公式进行计算时应注意的四个问题 3. 审题时要注意“温度升高到····”和“温度升高了····”的区别。 4. 公式只适用于无物态变化时升温（或降温）过程中吸收（或放出）的热量的计算。 运用热量计算公式进行计算时应注意的四个问题 “升高温度到”是指物体的末温，“升高了”是指物体温度的变化量。 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，若热量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（若放出的热量没有损失）。 拓展延伸 一把质量为0.25kg的钢刀，加热到560 ℃，然后在空气中自然冷却，室温为20 ℃，求这把钢刀在冷却过程中放出了多少热量? [c钢=0.46×103 J/(kg·℃)] Q放 = cm( t0-t ) 　 =0.46×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(560 ℃-20 ℃) =6.21×104 J 解： 典型例题1 在标准大气压下，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多少？ 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℃，故水的温度会升高到100℃。 解：根据热量公式Q = cmΔt，不计热量损失，水升高的温度为： 典型例题2 课堂总结 比较不同物质的吸热情况 比热容 引入概念 物理意义 物质的吸、放热能力 吸、放热计算 吸热公式：Q吸=cm（t-t0） 放热公式：Q放=cm（t0-t） 解释 现象 水比热容大的应用 动手动脑学物理（见教材P14~15） C 1.关于比热容，下列说法中正确的是（ ） A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B.物体的质量越大，它的比热容越大 C.比热容是物质自身的性质，与质量、吸收或放出的热量均无关 解析：比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与物体的质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关. 2.相同质量的铝和铜，吸收了相同的热量，下列说法中正确的是（ ） A.铝上升的温度较高 B.铜上升的温度较高 C.铝和铜上升的温度相同 B 解析：相同质量的不同物质吸收相同多的热量，比热容越大温度升高得越少，比热容越小温度升高得越多，查表比较铜和铝的比热容即可. 3.在烈日当空的海边玩耍，你会发现沙子烫脚，而海水却是凉凉的.这是为什么？ 由于沙子的比热容比水的小，在质量和吸热相同时，沙子升温快，水升温慢，所以在烈日当空的海边，沙子比水热得多. 阳光照在海水上，尽管海水吸收了热量，但是由于海水的比热容较大，导致海水的温度变化并不大，所以感觉海水还是凉凉的。阳光照在沙子上，由于沙子的比热容较小，吸收相同热量时，沙子的温度会上升较多，所以会感觉到沙子烫脚。 解：c= Q吸 m（t-t0） = 1.88×104J 2kg×（40℃-20℃） =0.47×103J/（kg·℃） 解：Q放 = cm(t0-t) = 0.46×103J/（kg·℃）× 1.5×10-3kg × （800℃-20℃） = 538.2J 4. 质量为2kg的某种物质温度从20℃升高到40℃时，吸收的热量是1.88×104J，该物质的比热容是多少？ 5. 有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5g，它的温度降低到20℃,要放出多少热量？ 1. 下表中有几种物质的比热容，小张同学根据提供的数据得出了四个结论，其中正确的是（ ） C A. 一杯水比一桶煤油的比热容小 B. 液体的比热容一定比固体的比热容大 C. 水吸收或放出热量的本领比较强，常用作冷却剂 D. 比热容是物质自身的性质之一，只和物质的种类有关 随堂训练 2. 将质量、初温分别相等的铁块和铝块（C铝＞C铁）放在沸水中煮较长一段时间，比较它们吸收热量的多少，则（　　） A．铁块比铝块吸收的热量多 B．铝块比铁块吸收的热量多 C．铁块和铝块吸收的热量一样多 D．条件不足，无法确定 B 3. 质量相等的水和酒精，它们放出相等的热量后，降低的温度分别为：Δt水、Δt酒精，根据下表中的比热容数据，则Δt水：Δt酒精为（　 ） A．4：7 B．7：4 C．1：2 D．2：1 A 4. 水和煤油吸收的热量相等，水和煤油的比热容之比是2：1，水升高的温度是煤油的3倍，则水和煤油的质量之比是（　　） A．3：2 B．2：3 C．1：6 D．6：1 C 5. 甲、乙两物体质量都为1kg，丙物体质量为2kg，三个物体温度升高1℃所吸收的热量如图所示，以下说法正确的是（　　） A．甲的比热容比乙的小 B．乙的比热容与丙的相等 C．吸收相同热量，甲升高的温度最多 D．降低相同温度，甲放出的热量最多 D 6. 某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只相同的酒精灯用相同的方式分别给质量都是200g的沙子和水加热，并绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示。已知沙子的比热容小于水。 （1）分析图象可知，图线 （甲/乙）表示的物质吸热本领强； （2）加热满2min时，水吸收的热量Q吸水 ； （3）求出沙子的比热容c沙 。 0.91×103J/（kg·℃） 乙 4.2×104 J 7. 有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5g，它的温度降低到20℃，要放出多少热量？ 解：由Q吸=cm（t-t0）得 Q放= cm（t0-t） = 0.46×103J/(kg·℃)×1.5×10-3kg×(800-20)℃ = 538.2J 8. 在常温常压下: 3.78×107J热量被100kg，20℃的水完全吸收后，其水温升高到多少℃? ∆t=t-t0 解： 因为Q吸=cm∆t t=∆t+t0=90℃+20℃=110℃＞100 ℃ 所以水温升高到100℃。 ∆t=90℃ 谢 谢 $$