13.3 比热容 讲义-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

13.3比热容 【知识讲解】 同种物体的吸热情况 1.根据生活经验,我们会发现烧一壶水所用的时间比烧半壶水所用的时间要长,说明物体所吸收的热量的多少与物体的质量有关。 2.把一壶水烧成开水比烧成温水所用的时间长,说明物体所吸收的热量的多少与升高的温度有关。 结论：同种物质的物体,吸收或者放出热量的多少,与物体的质量大小和温度变化的多少有关。 不同种物体的吸热情况 同样的日照情况下,为什么沙子和海水升高的温度不同呢?是因为沙子和水是不同的物质么?相同质量的水和沙子,当温度升高的度数也相等时,吸收的热量是不是一样多？ 热量是看不见,摸不着的,通过什么方法可以知道水和沙子吸收热量多少? 比较不同物质的吸热能力 比较不同物质吸热能力的两种方法： 方法一、加热相同时间（吸收相同热量），比较升高的温度。升高温度少的吸热能力强。 方法二、升高相同的温度，比较加热时间（吸收的热量）。吸收热量多的吸热能力强。 11思想方法11 电加热器每秒钟放出的热量是一定的,通电时间越长,放出的热量越多。不考虑热量的损失,放出的热量全部被水或食用油吸收,故物质吸收热量的多少就被转换成加热时间的长短。 转换法的应用：在探究过程中，通过加热时间的长短反映吸收热量的多少,加热时间越长,则物体吸收的热量越多，这里应用了转换法。 比较不同物质的吸热能力 实验：比较不同物质吸热的情况 1、需要测量的物理量：水和食用油的质量、水和食用油的初温和末温、加热时间。 2、需要的器材：天平（测量质量，控制水和食用油的质量相同）、停表（测量加热时间）、相同规格的温度计两个（测量水和食用油的温度）、适量的水和食用油、相同规格的烧杯两个、相同规格的电加热器两个（加热时间相同，吸收热量相同）。 3、实验装置(如上图所示) 4、实验表格：数据记录表格中的加热时间代表吸收热量的多少 方案一：研究不同物质(水和食用油)在质量相同、升高温度相同时,吸收的热量(加热时间)是否相等。 实验过程： ①用天平称出质量相同的水和食用油,用温度计分别测出它们的初温; ②用相同的电加热器同时给水和食用油加热,使水和食用油升高相同的温度，分别记录加热时间。 分析论证： 水的温度从46℃升高到62℃，温度升高了16℃，加热时间120s。 食用油的温度从40℃升高到56℃，温度升高了16℃，加热时间60s。 结论：质量相同的水和食用油升高相同的温度时，水的加热时间更长，说明水吸收的热量更多，水的吸热能力强。 方案二：研究不同物质(水和食用油)在质量相同、吸收热量(加热时间)相同时,升高的温度是否相等。 实验过程： ①用天平称出质量相同的水和食用油,用温度计分别测出它们的初温; ②用相同的电加热器使水和食用油加热相同的时间,分别记录温度计的示数。 分析论证： 水和食用油的加热时间都是160s，吸收热量相同。水的温度从40℃升高到62℃，温度升高了22℃。食用油的温度从40℃升高到79℃，温度升高了39℃。 结论：质量相同的水和食用油吸收相同的热量时，水升高的温度小，水升温比食用油慢，说明水的吸热能力强。 结论：质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同；质量相等的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度不同。实验说明不同种类的物质吸热的本领不同。 控制变量法的应用：本实验中方案1控制了水和食用油的质量、温度变化量相同,通过加热时间不同来说明水和食用油的吸热本领不同。方案2控制了水和食用油的质量、吸收的热量相等,通过温度变化量的不同,说明水和食用油的吸热本领不同。 比热容 1.定义：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。（比热容的定义采用的是比值定义法,与密度、速度、功率等定义方法相同。） 2.符号和单位：比热容用符号c表示,单位是J/(kg·℃),读作：焦每千克摄氏度。 3.定义式： 4.物理意：义单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,与它温度降低1℃时所放出的热量相等,在数值上都等于它的比热容。例如：煤油的比热容是2.1×103J/(kg·℃),表示1kg煤油,温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量是2.1×103J. 5.比热容是物质的一种特性 (1)同种物质在同一状态下的比热容是一定的,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。 (2)同种物质的比热容与物质的状态有关。在不同状态时,比热容是不相同的,如水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),而变成冰后比热容为2.1×103J/(kg·℃) (3)物质的比热容不随物质的质量、吸收热量的多少及温度的变化而变化,只要是相同的物质,在物态相同时,不论它的形状、质量、温度高低,放置地点如何,比热容一般都相同。 11规律总结11 (1)比热容反映了不同物质吸、放热本领的强弱,比热容大的物质吸、放热本领强；比热容小的物质吸、放热本领弱。 (2)从另一个角度来看,比热容还反映了物质温度变化的难易程度.比热容大表示温度难改变（升温慢或降温慢）,比热容小表示温度容易改变（升温快或降温快）。 水的比热容较大及应用 (1)水的比热容比较大,即水的吸、放热本领强。质量相同的水和其他物质相比,在吸收或放出相同热量的情况下,水的温度变化要小些。 (2)现象与应用 ①白天沿海地区比内陆地区升温慢,夜晚沿海地区温度降低也慢。因此,在一年之中,夏季时内陆比沿海炎热,冬季时内陆比沿海寒冷。 ②由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定的温度,吸收(或放出)的热量较多。这一特点在生产、生活中经常被利用。如汽车发动机、发电机等机器,在工作时要发热,通常要用循环流动的水来冷却。 扩展性实验 用传感器比较不同物质的比热容利用图中实验装置，对盛有质量相同的水和色拉油的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的实验图线。 图线分析： 加热时间（吸收热量）相同时，甲升高的温度较高，说明甲的吸热能力弱，比热容小，所以甲是色拉油。乙升高的温度较低，说明乙的吸热能力强，比热容大，所以乙是水。 方法总结：图线倾斜程度大的物质，表明升温快，比热容小。图线倾斜程度小的物质，表明升温慢，比热容大。 热量的计算 1.公式推导 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？ 开始推导：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。 质量改变：质量是2kg 的铝块温度升高1℃时吸收的热量应是1kg 的铝块温度升高1℃时吸收热量的2倍，即2×0.88×103J。 温度改变：质量是2kg 的铝块从30℃加热到100℃，温度升高70℃，吸收的热量应是2 kg 的铝块温度升高1℃时吸收热量的70倍，即70×2×0.88×103J。 总结公式：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为：Q吸=cm(t-t0)。 如果要计算物体降温时放出的热量，公式为：Q放=cm(t0-t)。一般式：Q=cm△t 2.运用公式计算热量的注意事项 (1)单位统一.比热容的单位是J/(kg·℃),质量单位是kg,温度(t、t0)单位是℃,热量的单位一定是J。 (2)正确理解公式中各物理量的物理意义。 (3)审题时要注意“温度升高到…”和“温度升高了……”的区别,“升高到”是指物体的末温,“升高了”是指物体温度的变化量。 (4)公式适用于物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算.如果过程中存在着物态变化,此公式不再适用,例如冰熔化为水需吸热,此时冰的温度(或冰水混合物的温度)没有变化,但需要从外界吸收热量 【巩固练习】 一、选择题 1．物理学中引入比热容概念，是为了比较( ) A．不同质量的相同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同。 B．相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同。 C．不同质量的相同物质，吸收相同的热量，升高的温度不同。 D．以上说法都不对。 2．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．比热容跟物体的质量、吸收或放出的热量均无关 D．同一种物质在固态和液态下的比热容是相同的 3．根据表中数据，下列判断正确的是（ ） 一些物质的比热容[J/（kg·℃）] A．物质的比热容与物质的状态无关 B．不同的物质其比热容一定不同 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大 D．寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂主要是因为水的比热容较大 4．关于比热，下列说法中正确的是（　　） A．物质的比热，与吸收的热量成正比 B．物质的比热，与物体的质量和温度的变化成反比 C．物质的比热，与吸收的热量成正比，与物体的质量和温度变化成反比 D．物质的比热，与吸收的热量、物体的质量、温度的变化均无关 5．厦门国际马拉松比赛的跑道有黄金赛道之称，主要是这条赛道在海边，环境优美，温差小．这条跑道温差比内陆跑道小的主要原因是（ ） A．位于海边通风好，散热快 B．环境优美，人不觉得热 C．海边阳光比内陆小，吸热少 D．海边水资源丰富，能起调温的作用 6．炎热夏天中午，脚踩在河边的沙石上烫脚，而河水却很凉，主要是由于（ ） A．沙石吸收热量多 B．沙石传热快 C．沙石吸热能力弱 D．沙石密度大 二、填空题 7．如图是某种晶体的熔化曲线，由图像可知，该物质固态时的比热容c固与液态时的比热容c液是不同的，则c固:c液=_________。 8．“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的_____较大，发动机开始工作一段时间后，水箱中水的内能会_____（选填“增大”或“减少”），这是通过_____ 方式来改变内能的。小汽车用汽油做燃料，加油时能闻到汽油的气味，这是_____现象。 9．将初温为30℃、质量为4kg的水倒掉一半，剩下水的比热容______(选填“变大”、“不变”、“变小”)；剩下的2kg水吸收2.1×105J的热量后温度将升高到__________℃。（c水=4.2×103J/(kg·℃)） 10．为比较不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质A和B，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，它们吸收的热量QA____QB（选填>，=，<），温度随时间的变化图象如图所示．在实验中必须使用的测量工具有钟表，天平和_______；由图象可判断______物质的比热容大．_______适合做冷却液. 11．“水地暖”供热被越来越多的家庭采用．这种取暖方式利用热水在管道循环流动，加热整个地板．地板是以_____的方式向室内供暖的；利用水为媒介是因为水的__________较大． 三、解答题 12．在比较A和B两种液体吸热能力的实验中，小新同学利用两套完全相同的实验装置进行了图甲所示实验，图乙为所测温度与时间的关系图象。 (1)若A、B两种液体的质量相等，如果其中比热容较大的是水，则另一种液体的比热容是______J/(kg·℃)；若A、B两种液体的比热容相等，则A、B液体的质量之比是______； (2)加热过程中，A和B吸收热量的多少是通过__________________比较的，下列实验采用的物理方法与其一致的是____。 A．研究光的传播时引人光线 B．利用扩散现象研究分子热运动 C．真空罩实验证明声音传播需要介质 D．探究平面镜成像规律时，通过移动蜡烛，确定像的位置 13．某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20℃的自来水加热到70℃，消耗的天然气体积为2m3(假设天然气完全燃烧)．已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3×107 J/m3，求： (1)天然气完全燃烧放出的热量；(2)水吸收的热量；(3)该热水器工作时的效率． 14．家用太阳能热水器式发电机在不久的将来会深受广大用户的青睐，图是雅典牌太阳能热水器式发电机。它利用太阳能将水变为水蒸汽,由气轮机带动发电机发明,同时的液化水循环利用或作家用热水.问： （1）这种太阳能热水器兼发电机具有哪些优点？（写出两点即可) （2）该热水器注满水时，水的总质量是140kg，如果这些水吸收了5.88×l07J的太阳能，它可使0℃的水温度升高多少摄氏度？(c水= 4.2×103 J/（kg·℃） 答案 1．B；2．C；3．C；4．D；5．D；6．C；7．1:2；8．比热容；增大；热传递；扩散；9．不变；55；10．=； 温度计；B；B；11．热传递；比热容；12．1.68×103；2∶5；加热时间；B；13．（1）6×107J；（2）2.1×107J；（3）35%；14．（1）清洁、安全；（2）100℃； 1 学科网（北京）股份有限公司 $$