13.1热量 比热容 （课件）-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

13.1热量 比热容 第十三章 内能 RJ 九年级 全一册 （2024） 远处的山峰上火光冲天、烟雾弥漫，炽热的岩浆犹如一条火龙。这是火山在爆发。 地球内部有高温、高压的岩浆。在极大的压力下，岩浆会从地壳薄弱的地方喷涌而出，无情的火舌毁坏它途经的一切，大量火山灰冲上万米高空…… 火山爆发时，炽热的岩浆携带着大量与热有关的能量，那么覆盖火山的皑皑白雪是不是与岩浆一样，也具有与热有关的能量？在本章，我们将尝试从能量角度对热现象的性质进行描述并寻找规律。 导入新课 同学们，不知道大家有没有这样的经历：刚出锅的热汤，表面漂浮着一层油，看着似乎没那么烫，可轻轻尝一口，瞬间就被烫得直伸舌头；而同样温度的一大碗清水，入口却感觉温和许多。 明明温度相近，为什么带来的 “烫感” 差别这么大？ 导入新课 再比如，夏日正午，沙滩上的沙子踩上去滚烫，海水却依旧清凉，到了傍晚，沙子很快变凉，海水温度却下降得很慢。 同样吸收或放出热量，不同物质的温度变化为什么会不一样？ 导入新课 这些生活中看似平常的现象，都藏着重要的物理知识 —— 热量与比热容。今天，就让我们化身 “温度侦探”，通过有趣的实验和探究，揭开热量如何传递、不同物质 “储热” 能力差异的奥秘，一起走进 “热量 比热容” 的奇妙世界！ 一、热量 （一）热量 1.定义：在热传递过程中，传递的热的多少叫作 ，用符号 表示。 2.单位： 。 热量 Q 焦耳（J） 传递的不是温度。 一、热量 大家都有这样的经验：烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量 ，把一壶水烧开比把它烧成温水需要的热量 。可见，水吸收的热量和它的 有关，也和它 有关。水的质量越大、温度升得越高，它吸收的热量就越 。别的物质也是这样。 不同的物质，例如水和食用油，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是不是一样多呢？ 多 多 质量 升高的温度 多 一、热量 比较不同物质吸收热量的情况 实验设计： 选取质量 的 物质，利用 的加热装置加热，使它们升高 ，通过比较 比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领 。 实验设计2： 也可以选取质量相等的不同物质，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度，则温度升高少的物质吸热本领强。 吸热本领强的物质，温度不易改变。 相等 不同 相同 相同的温度 加热时间的长短 强 一、热量 实验方法： 1. ：吸收热量的多少无法直接观察，但相同的电加热器每秒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转换成加热时间的长短。 2. ：控制水和食用油的质量、升高的温度相等，通过加热时间（吸收热量的多少）不同来说明水和食用油的吸热本领不同。 转换法 控制变量法 一、热量 实验步骤： 1.取两只相同的烧杯分别装入500g水和500g食用油。 2.用 分别测出并记录初温，并预先设定好加热的末温 3.用 对水和食用油进行加热，并记录它们分别达到末温时所需的加热时间t 注意是质量相等，不是体积相等。 温度计的玻璃泡不能碰到烧杯底或烧杯侧壁，也不能碰到电加热器。 选用相同的电加热器的目的是使水和食用油在相同时间内吸收的热量相同。 温度计 相同的电加热器 一、热量 实验数据： 物质 质量m/g 初温/℃ 末温/℃ 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min 水 食用油 500 500 20 20 60 60 40 40 10 5 一、热量 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。可见，不同种类的物质的吸热本领不同。 分析论证： 实验结论： 1.加热质量相等的水和食用油，使它们升高相同的温度，水需要的加热时间 ，水吸收的热量 。 2.进一步分析：加热质量相等的水和食用油，使它们吸收相同的热量（加热时间相同），食用油升高的温度比水的 。 更长 更多 高 一、热量 1.加热装置用电加热器，是因为用它比用酒精灯能更准确地控制相同时间内放出相同的热量。 2.注意控制加热时间，不要让水和食用油过热或沸腾。 3.电加热器要放在烧杯底部，以使整杯水、食用油受热均匀。 4.温度计的玻璃泡要全部浸入液体中，且玻璃泡不能碰到容器底、容器壁或电加热器。 注意事项： 若用酒精灯加热，可用如下装置。 一、热量 例题1：小华为了探究物质的吸热能力跟哪些因素有关，他用了如图所示的装置做了如下的实验，用四个烧杯，分别盛 200g水、100g 水、200g 煤油、200g 煤油，然后用相同的加热器给四个烧杯同时加热，得到数据记录如下表所示，请根据有关数据回答下面的问题。 (1)比较 1、2的记录，得到的结论是：物质的吸热能力跟____ _____有关。 (2)比较 3、4的记录，得到的结论是：物质的吸热能力跟_________________有关。 物质的质量 物质温度的变化量 (3)为了说明吸收的热量还跟物质的种类有关，应比较______________两条记录。 (4)结论：物质吸热多少跟____________、________________和___________有关；水与煤油比较，____的吸热本领更大。 1、3 物质的质量 物质温度的变化量 物质的种类 水 二、比热容 怎样表示不同物质这种性质上的差别呢？物理学中引入了 这个物理量。 1.认识比热容 （1）定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的 与它的 和升高的 乘积 ，叫作这种物质的比热容（specific heat capacity）。 （2）符号： . （3）单位： ，符号是 。 （4）物理意义：反映物质的 能力。 比热容在数值上等于 。 比热容 温度 热量 质量 之比 c 焦每千克摄氏度 J /（kg ·℃） 吸、放热 1kg的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量 二、比热容 （5）表达式： c= 比热容 单位：焦每千克摄氏度 [J /（kg ·℃）] 吸收（或放出）的热量 单位：焦耳（J） 质量 单位：千克（kg） 升高（或降低）的温度 单位：摄氏度（℃） 思想方法： 比热容的定义采用了比值定义法，速度、密度、压强、功率等都是用这种方法定义的。 二、比热容 2.理解比热容 （1）比热容反映了物质的吸、放热能力，比热容大的物质吸、放热能力强，比热容小的物质吸、放热能力弱。比热容还反映了物质温度改变的难易程度，比热容大的物质温度较难改变，比热容小的物质温度较易改变。 深层理解： 1.由变形式Δt = 可知，质量相等的不同物质，吸收（或放出）相同的热量时，比热容大的物质温度变化量小。 2.由变形式Q=cmΔt可知，质量相等的不同物质，温度变化量相同时，比热容大的物质吸收(或放出)的热量多。 3.由变形式m= 可知，不同的物质，在吸收（或放出）的热量与温度变化量都相同时，比热容大的物质质量小。 二、比热容 （2）比热容是物质的特性，其大小与物质的种类和状态有关，而与物质的质量、吸收热量的多少、温度变化量等因素无关。 （3）同种物质状态不变时，其比热容不变，不同物质的比热容一般不同。常见物质中，水的比热容最大，为4.2×J/(kg·℃） 如水和冰的比热容不同。 1kg的水和5kg的水比热容是相同的。 冰和煤油的比热容相同。 例题2：对公式c=的理解，下列说法正确的是（ ） A．物质的比热容与物体的质量成反比 B．比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少无关 C．物质的比热容与物体是吸热或放热有关 D．物质的比热容与物体的温度变化大小成反比 C 二、比热容 二、比热容 3.水的比热容大的应用 （1）水的温度变化小 ①分析：相同质量的水与比热容比水小的物质相比，吸收（或放出）相同热量时，水的温度变化 ，有利于调节温度。 ②举例： a.沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大； b.海陆风的形成； c.增大人工水域面积来缓解热岛效应； d.生物体内水的比例很高，有助于减小外界过快的温度变化对生物体的损害。 洒水降温时，主要利用蒸发吸热实现降温，不是水比热容大的应用。 小 二、比热容 二、比热容 （2）水吸收（或放出）的热量多 ①分析：相同质量的水与比热容比水小的物质相比，升高（或降低）相同温度时，水吸收（或放出）的热量 ，因此常用水作为冷却剂或取暖介质。 ②举例： a.汽车发动机用水作为冷却剂； b.冬季供热用的暖气片与热水袋中的介质是水； c.水稻育苗时采取傍晚灌水、第二天早上放水的做法来对秧苗保温。 多 二、比热容 二、比热容 答：由于水的比热容大，等质量的水相对于煤油、酒精等其他常见液体，升高（或降低）相同的温度，吸收（或放出）的热量更多，用水作为吸、放热介质有明显的优势。在同等条件下，用水作为介质能从燃料处获得更多的热量，进入暖气片时对外释放的热量也更多，所以用水作为介质效果更好。生活中往往用热水袋取暖；汽车、发电厂的发动机也常用水作为冷却剂等等。 二、比热容 二、比热容 例题3：山东“济西国家湿地公园”位于山东省济南市西部城区，总规划面积33.4平方公里。建成后将成为融生态保护、科普教育、文化展示、休闲旅游等多功能于一体的生态休闲乐园。该景区与市区相比温差较小，其主要原因是水的（　　） A．比热容大 B．热量少 C．温度高 D．质量大 A 三、热量的计算 比热容在数值上等于1 kg 的某种物质温度升高1 ℃所吸收的热量。如果知道一种物质的比热容，再知道这种物质的质量和升高（或降低）的温度，就能计算它吸收（或放出）的热量。 1.计算热量的公式： 吸热公式： . 放热公式： . 吸收的热量 单位：焦耳（J) 质量 单位：千克（kg) 初始温度（初温） 单位：摄氏度（℃） 比热容 单位：J/(kg·℃) 放出的热量 单位：焦耳（J) 末温度（末温) 单位：摄氏度（℃） Q吸=cm(t-t0) Q放=cm(t0-t) 2.如果用Δt表示升高或降低的温度（即温度变化量），吸热和放热公式可以统一为： . Q=cmΔt 三、热量的计算 2.进行热量计算时应注意的问题 （1）公式中各物理量的单位应统一。 （2）公式只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。 （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”是指温度的变化量。 三、热量的计算 拓展： 热平衡方程 当两个温度不同的物体相互接触时会发生热传递，高温物体放出热量，温度降低，低温物体吸收热量，温度升高。如果没有热量损失，则高温物体降温放出的热量等于低温物体升温吸收的热量，即= 三、热量的计算 三、热量的计算 解：① = ( - ) = 0.92× J/（kg·℃）×2kg ×(30℃-20℃） =1.84 × J ② = + = + 20℃ ≈22.2℃ 例题4：用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是（　　） A．液体A与B的比热容之比为2∶3 B．液体A与B的比热容之比为1∶2 C．加热相同时间，液体B吸收的热量比A吸收的热量多 D．液体A和B升高相同的温度，B吸收的热量较多 BD 例题5：打制铁质工具时要淬火以提高工具的硬度。现将一质量为420g温度为550℃的烧红的铁件淬火，淬火后温度降低到50℃，求： （1）此过程中铁件释放的热量为多少J？ （2）若这些热量全部用于加热5kg温度为30℃的水，则水温将升高到多少℃？（已知铁的比热容为0.46×J/（kg·℃），水的比热容为4.2× J/（kg·℃），假设整个过程没有热量散失） 解：（1）铁件释放的热量：Q放=cm(t0-t) =0.46×J/（kg·℃） ×0.42kg ×(550℃-50 ℃） = 9.66×J （2）Δ===4.6 ℃ 水的末温30 ℃+ 4.6 ℃=34.6 ℃ 科学·技术·社会·环境 地球的温室效应 太阳通过热辐射把能量输送到地面，温暖了地球，养育了万物。 地表受热后，也会通过热辐射向外传递热量。地球表面大气层中的二氧化碳等气体会吸收这种向外的热辐射，因此地表的温度会维持在一个相对稳定的水平。这就是温室效应。适度的温室效应是维持地球上生命生存环境的必要保证。 大气层中的大部分二氧化碳是自然产生的，然而现代工业大量燃烧煤炭和石油，产生了过量的二氧化碳。另外，人类大量砍伐森林，削弱了植物因光合作用对二氧化碳的消耗。这些都加剧了地球的温室效应。过度的温室效应是近年来全球气候变暖的重要原因。 科学·技术·社会·环境 如果地球表面的温度过高，将会导致两极的冰川融化（图13.1-6），使得海平面上升，有些沿海城市面临建筑被淹和海水侵蚀等严重问题，大片良田盐碱化。温度的升高还会影响全球气候，使得一些地区暴雨成灾，而另外一些地区干旱少雨，土地变成了荒漠。 以“温室效应”等为关键词在因特网上进行搜索，了解我国为应对温室效应所采取的措施。 1 在标准大气压下，水的沸点是100 ℃，某种牛奶的沸点是107 ℃。加热条件相同时，加热质量相等、初温相同的水和牛奶，牛奶比水先沸腾。请根据比热容的定义讨论，水和牛奶哪个的比热容大。 答：由题可知加热相同时间，，牛奶先沸腾，则Δ > Δ ，由题可知， 根据比热容公式c=，可知> 2 有同学根据 c= 认为：比热容跟物体吸收或放出的热量有关，而且物体的质量越大，它的比热容越小。这种认识正确吗？说说你的看法。 答：这种说法不正确，因为比热容是物质的一种特性，只与物质种类、状态有关，在数值上等于物体吸收的热量与物体质量和升高温度的比值。但与物体吸收的热量、质量无关。 3 质量为2 kg 的某种物质，当温度从20 ℃ 升高到40 ℃ 时，吸收的热量是1.88× J。该物质的比热容是多少？ 解：由=cm(t-)得该物质的比热容c= ==0.47×J/(kg·℃)。 4 相同质量的铝块和铜块，吸收了相同的热量，哪个的温度上升得较高？说说你的推断过程。 答：由题意知， ， < ，由c=Δt=t-= 所以Δ > Δ 即铜的温度上升得较高。 5 有一根烧红的铁钉，温度是800 ℃，质量是1.5 g。当温度降低到20 ℃时，它放出了多少热量？ 解：通过查表可知铁的比热容是0.46×J/(kg·℃)， 由放热公式=cm(-t) =0.46 ×J/(kg·℃)×1.5× kg ×(800 ℃-20 ℃) =538.2J 6 “早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜。”这句谚语生动描述了新疆一些地区一天中的温度变化。请从比热容的角度分析，与沿海地区相比，新疆这些地区昼夜温差大的原因是什么。 答：水的比热容比砂石大，相同质量的水与砂石，吸收或放出相同的热量后水升高或降低的温度较小，因此沙漠地区昼夜温差大，而沿海地区昼夜温差小。 $$