三、物质的比热容（教学课件）物理苏科版2024九年级上册

苏科版 九年级上册 第十二章 机械能和内能 三、物质的比热容 01 02 03 04 05 CONTENTS 热量 比热容 热量的计算 学习目标 1. 了解热量的概念、单位； 2. 探究物质吸收（或放出）的热量与哪些因素有关， 3. 知道物质的比热容的定义、表示，是物质的一种物理属性。 4. 掌握利用比热容公式进行有关计算； 5. 水的比热容较大及其应用； 6. 热量的计算。 重点难点 教学重点： 1.探究物体吸收（或放出）热量与哪些因素有关； 2.比热容及其计算； 3.水的比热容较大及其应用。 1.温度、热量、能量等概念辨析； 2.比热容的应用； 3.热量计算的综合应用。 教学难点： （a）2024年10月2日， 盐城 12 ～ 19 ℃ （b）2024年10月2日， 新疆库尔勒 5 ～ 23 ℃ 如图（a）、（b），同一天盐城的日温差比新疆库尔勒小，你能解释这一现象吗？ 情景引入 5 PART ONE 热量 由上节内容可知，热传递是改变物体内能的一种方式。 1.热量：物理学中，把物体在热传递过程中转移的能量叫作热量, 用符号Q 表示。 2.热量的单位：热量的单位与能量的单位相同，也是焦(J)。 3.温度、热量、能量的概念的联系与区别（在热传递中） ①热量不能说含有（是一个过程量）、温度不能说传递； ②热量与能量：在热传递过程中转移的能量叫作热量。 探究新知 热量 将一壶水放在煤气灶上加热，在水沸腾前，加热时间越长，水温越高， 水吸收的热量越多。在相同条件下，烧开一壶水比烧开半壶水需要的时间长，说明升高相同温度，水的质量越大，吸收的热量越多。 吸收（或放出）的热量与哪些因素有关 有更多的事实说明，物体在热传递过程中，吸收(或放出)的热量与升高(或降低)的温度和物体的质量有关。除此以外，是否还与其他因素有关呢? 初夏的中午，小明和小华去海边游玩，如图12-21所示。他们赤脚走在干燥的沙滩上，觉得沙子很烫；而走到海水中时，感觉到海水很凉。同样都是在太阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样呢? 图12-21 海水和沙子的温度不一样 提出问题 活动12.5观察不同物质吸热升温的现象 可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子升温比水快。 将质量均为50g 的沙子和水分别放在两个瓷盘中，用温度计测出室温， 即为此时沙子和水的温度。如图12-22所示，用红外灯均匀照射两个瓷盘 4 min 后，再用温度计分别测出沙子和水的温度。 猜一猜 做一做 图12-22 用红外灯给沙子和水加热 图12-23是在红外灯照射一段时间后用红外热成像仪拍摄的红外照片。仪器显示，此时沙子的温度为55.4℃,水的温度为30.7℃。 1.质量相等的沙子和水，加热相同的时间，哪种物质升温快? 2.质量相等的沙子和水，升高相同的温度，哪种物质需要的加热时间长? 议一议 沙子 水 信息快递：如果热源和加热方法相同，可以认为相同时间内物体吸收的热量大致相等。 沙子 水 为了“比较水和沙子吸热升温情况”，小明做了下列的实验：在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如表所示： 为了进一步探究物体吸收（或放出）的热量与哪些因素有关，我们进行如下实验探究： 实验 实验数据 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 22 24 26 28 水 20 21 22 23 24 1.根据实验数据描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像（见下页）； 2.根据实验数据或图像所反映的情况讨论水和沙子吸热性质的差异。 温度/℃ 0 2 4 6 时间/min 沙子 水 数据分析—描绘图像 实验表明，相同质量的沙子和水，加热相同的时间，沙子比水升温快。 大量实验表明，物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度，以及物质的种类有关。 由此推理可知，要升高相同的温度，水的加热时间更长，即吸收的热量更多。 换用其他不同物质进行实验，所得结果是类似的。由此可见，不同物质在质量相等、升高(或降低)温度相同的条件下，吸收(或放出)的热量不相等 。 由此，且结合前面我们烧开一壶水得到的初步结论，可归纳为： PART TWO 比热容 1.比热容描述不同物质吸放热的性质：为了描述不同物质吸放热的性质，物理学中引入了比热容这一物理量。 2.比热容的定义：物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫作比热容。 4.比热容用c表示，单位是焦/(千克 · 摄氏度),符号是J/(kg·℃) 。比热容是物质的一种物理属性。 比热容 3.比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。 c = Q m·∆t Q的单位：焦耳（J） m的单位：千克（kg） ∆t的单位：摄氏度（℃） 5. 单位：J/（kg·℃），读作：焦每千克摄氏度。 4. 如果用m表示物质的质量，△t表示物质升高或降低的温度，Q表示物质吸收或放出的热量，物质的比热容c可表示为  6. 研究表明，对于同种物质， 相等； 对于不同物质， 一般不等。 水的比热容是： 4.2×103J／（kg·℃） 4.2× 103焦耳每千克摄氏度 1kg水每升高(或降低)1℃时，吸收(或放出)热量为4.2×103J。 读 作: 物理意义： 举例辨析 通过表格可以发现什么？ 下表给出了常温下一些常见物质的比热容。 常见物质的比热容 一些物质的比热容 通过表格可以发现： （1）不同物质的比热容一般不同，如：（冰和煤油），其比热容相同; （2）常见物质中，水的比热容最大，是4.2×103J/（kg·℃）; （3）物质的比热容与物态有关，如水和冰的比热容不同; （4）大多数液体比热容大于固体比热容，液态金属水银除外。 影响比热容 有关因素：物质种类、状态; 无关因素：质量、温度、吸收或放热的多少。 议一议：现在你能解释为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样了吗? 在生产、生活中，人们经常利用水的比热容较大这一特点。例如， 1.热水袋：人们常常在热水袋中装入热水用来取暖； 2.汽车发动机水的冷却液：汽车发动机常常用主要成分是水的冷却液来降温； 水的比热容较大 汽车发动机常用水的冷却液 热水袋中装入热水用来取暖 3. 夏季蒸发吸热降温：夏季，城市街道通过洒水降温。 4.调节地表温度：除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 5.航天服的液冷服和通风服：我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用。 航天员身着“飞天”航天服进行舱外作业 地球上有许多类型的生态系统，水是影响气候和生态系统的重要因素之一。 部分内陆地区干旱缺水，一天内的气温变化较大。例如，我国 新疆的一些地区，夏季时昼夜温差最高可达20℃。“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”正是这种气候的生动写照。而沿海地区，一 年四季气温波动幅度比较小，夏天不太热，冬天也不太冷。 水对气候具有调节作用。近几十年来，我国坚持植树造林、绿化荒山，依靠森林涵养水源，一定程度上改善了大片地区的气候和生态环境，诠释了“绿水青山就是金山银山”的理念，取得了举世瞩目的成就。河北省塞罕坝(图12-24)生态环境的巨大变化就是 一个生动案例。寒来暑往，三代塞罕坝人将这片曾经“黄沙遮天月，飞鸟无栖树”的荒漠沙地变为百万亩人工林海。今天的塞罕坝已成为守卫京津地区的重要生态屏障。 (a) 昔日的塞罕坝 (b) 今天的塞罕坝 图12-24塞罕坝的生态变迁 生活•物理•社会 水与气候 PART THREE 热量的计算 ②物体温度升高时，所吸收的热量为： ③物体温度降低时，所放出的热量为： t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt c ①根据比热容公式 热量的计算公式 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. 分析 已知水的质量，查表可知水的比热容，利用相关公式即可求得 水吸收的热量。 解答 水吸收的热量 Q=cm(t-t₀) =4.2×10³J/(kg·℃)×1.5kg×(100-20)℃ =5.04×10⁵J 例题1. 初温为20℃、质量为1.5 kg 的一壶水，温度升高到100℃需要吸收多少热量? 反思 实际上，烧开这一壶水需要提供的热量大于5.04×10⁵ J。想 一 想，这是为什么? 容器（水壶）吸收热量、热散失等。 例题2.使20 g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2.1×103 J/(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 1 ．夏季长春南湖的气温会低于市区，这是因为水具有较大的 ( ) A ．密度 B ．内能 C ．比热容 D ．沸点 课堂练习 C 2 ．下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是 ( ) A ．汽车发动机用水的冷却液来降温 B ．冬天，水缸破裂 C ．夏天在地面上洒水，人感到凉快 D ．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住 B A ．5×105 J B ．4.2×103 J C ．9×103 J D ．1.26×105 J 3 ．如图中的矿泉水从 20℃加热到 70℃ , 吸收的热量是 ( ) D 4 ．水的比热容是煤油比热容的2 倍，水和煤油升高的温度之比为 3 ∶2 ，水和煤油吸收的热量之比为 3 ∶2 ，水和煤油的质量之比 ( ) A ．1 ∶2 B ．2 ∶ 1 C ．2 ∶3 D ．3 ∶2 A 5 ．关于热量、 内能、比热容，下列说法正确的是 ( ) A ．物体的温度越低，所含的热量越少 B ．一块 0℃的冰熔化成 0℃的水后，温度不变，内能不变 C ．升高相同的温度，比热容大的物体吸收的热量多 D ．发生热传递时，热量可以从内能小的物体传递给内能大的物体 D 6 ．冰的比热容是 2. 1×103J/（kg·℃), 若将一块冰切去一半，则它的比热容将 ；若对它加热使其全部熔化，则它的比热容将 。（两空均选填：变小/变大/不变） 变大 不变 A ．加热相同时间，a 物质吸收热量多，比热容小 B ．加热相同时间，a 物质的末温高，比热容大 C ．吸收热量相同，b 物质温度升高少，比热容大 D ．吸收热量相同，b 物质的末温低，比热容小 7 ．质量相等、初温相同的 a 、b 两种不同液体，分别用两个完全相同的加热器加热。加热过程中，不考虑热量损失，由图像可知 ( ) C A ．物质的比热容与物质的状态无关 B ．比热容相同的一定是同种物质 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 ．100 g 水的比热容是50 g 水的比热容的两倍 水 4.2 × 103 铝 0.88× 103 煤油、冰 2.1 × 103 干泥土 0.84× 103 砂石 0.92× 103 铜 0.39× 103 8 ．下表是一些物质的比热容[ J / (kg .℃) ]，根据表中数据，下列判断正确的是 ( ) C 课堂小结 布置作业 1.如图12-25所示，拖拉机发动机采用循环流动的水进行冷却。你能说说 用水冷却的优点吗? 散热装置是利用水吸收热量，达到散热目的的，因为水的比热容大，质量一定时，吸收相同的热量，水的温 度变化小。 图12-25 2. 质量为10 kg 、温度为20℃的水，吸收1.26×10⁶J 热量后，温度将升高到多少摄氏度? 50℃ 3．如图所示，质量为 500g 的某液体，比热容是c = 4.0 × 103 J/(kg . ℃) ，在均匀放热的条件下凝固成固态物质，且质量不变，则第 20min 的内能 （选填“大于”“小于”或“等于”） 第 10min的内能；凝固过程中该物质放热 J；该物质固态时的比热容是 J/(kg .℃) 。 小于 8×104 2×103 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$