14.2 物质的比热容 讲义—2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

第十四章 内能与热机 第二节 物质的比热容 4 学科网（北京）股份有限公司 一、热量 1. 概念：在“热传递”过程中，转移内能的多少叫做热量。 注意： ①在热传递过程中，传递的是热量，而不是温度； ②在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 ③热量是过程量，可说“放出热量”或“吸收热量”，不能用“具有”或“含有”来表述。 2. 单位：焦耳（J） 符号： 3. 温度、内能和热量的区别与联系 温度：表示物体冷热程度的物理量。单位：摄氏度（℃），用“升高”或“降低”描述； 内能：物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫做物体的内能。单位：焦耳（J），用“具有”“增加”或“减少”来描述； 热量：热传递的过程中，转移内能的多少。单位：焦耳（J），用“吸收”或“放出”来描述。 4. 学校餐厅给学生提供了营养又美味的午餐，以下说法正确的是（　　） A．刚出锅的馒头入嘴时很烫，是因为馒头含有的热量很多； B．闻到饭菜的香味是因为分子不停地做无规则运动 C．勺子放在饭菜中，一会儿后感到烫手是用做功的方式改变勺子的内能； D．煮熟的饺子冷却后内能变为零。 解析：A. 热量是一个过程量，不能说馒头含有热量，热量是内能变化的量度，描述它的术语是“吸收”和“放出”，不能用具有；B. 闻到饭菜的香味是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；C. 勺子放在饭菜中，一会儿后感到烫手是用热传递的方式改变勺子的内能；D. 一切物体都具有内能，煮熟的饺子冷却后内能不为零。 5. 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( ) A. 物体吸收了热量，温度一定升高； B. 温度高的物体含有热量多； C. 温度相同的物体，内能不一定相同； D. 物体内能增加，一定从外界吸收了热量。 解析：A.物体吸收热量，内能增加，但温度不一定变化，如晶体熔化时吸收热量，但温度不变；B.热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量；C.物体的内能与质量、温度、状态等多个因素有关，不能只根据温度判定内能的大小；D.改变物体内能的两种方式：做功和热传递。 6. 下列关于内能的说法正确的是( ) A. 具有机械能的物体不一定具有内能； B. 物体温度不变，内能一定不变； C. 物体没有吸热，内能一定不变； D. 在温度、状态和物质种类均相同的情况下，物体的质量越大，内能越大。 解析：A.任何物体都具有内能；B.物体温度不变，内能可能不变，也可能增大或减小，如晶体熔化过程中吸收热量，但温度不变，内能增大；C.物体没有吸热，但外界物体对它做功，可以使其内能增加。物体对外做功，可以使其内能减少；D.内能大小跟物体的质量、状态、温度等有关，在温度、状态和物质种类均相同的情况下，物体的质量越大，内能越大。 7. 下列关于说法正确的是( ) A. 物体吸收热量内能一定增加，同时温度一定升高； B. 物体温度升高不一定吸收热量，但内能一定增加； C. 物体温度升高内能不一定增加，但一定吸收热量； D. 发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体。 解析：A.物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如晶体在熔化过程中吸收热量，但温度保持不变；B.物体温度升高，内能一定增加，但不一定是吸收了热量，可能是外界对物体做了功；C.物体温度升高，内能一定增加，故C选项错误；发生热传递时，热量是从温度高的物体传递给温度低的物体，故D选项错误。 二、物体的吸热能力 【实验探究】比较不同物质的吸热能力 【提出问题】不同种物质的吸热能力相同吗？ 【设计实验与制订计划】 以水和铁砂作为研究对象，在两支相同的试管内分别加入质量相等的水和铁砂，用相同的酒精灯加热。比较水和铁砂升高相同温度所需的时间，从而研究它们吸热能力的差异。 【实验器材】一个酒精灯、两支相同的试管、铁架台、温度计、停表、水、铁砂等。 【实验步骤】 ①将质量相等的水和铁砂分别加入两试管中； ②组装好实验器材，用同一酒精灯分别对水和铁砂加热。 ③用温度计分别测出水和铁砂的温度，将实验数据记录在下面的表格中。 材料 升高5℃所需时间s 升高10℃所需时间s 升高15℃所需时间s 水 60 120 180 铁砂 7 15 20 【分析论证】由实验数据可知，质量相等的水和铁砂升高相同的温度，水吸收的热量比较多，水的吸热能力比铁砂强。 【实验结论】 质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等，即不同物质的吸热能力不同。 注意： ①实验中应用了“转换法”，把物质吸热的多少转换为“加热时间的长短”； ②实验中应用了“控制变量法”，控制水和铁砂质量相等，用相同的酒精灯进行加热（吸收相同的热量）。 ③进行多次实验的目的是寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性。 1. 某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的加热器给水和煤油加热，得到如下数据： ①实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，用 来表示物质吸收热量多少。 ②分析第 次或第 次实验数据，可以得出初步结论是：同种物质升高相同温度时吸收热量的多少与物质 的 有关。 ③分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是： 解析：①加热时间；②分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的质量有关；③相同质量的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量不同。 2.“水与食用油”是生活中不可缺少的物品。小孙在学习了比热容的知识后，猜想水的吸热本领比食用油的吸热本领大，为了验证这一结论，他设计了如下实验： ①取两个相同的试管，分别装入 相等、初温相同的水和食用油； ②将两支相同的温度计分别正确地插入盛有水和食用油的两个试管内，并将实验装置固定在铁架台上，如图甲所示。打开加热开关，对盛有水和食用油的试管进行加热，实验过程中，其中一支温度计的示数如图乙所示，其读数是 ； ③小孙根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图丙所示，通过分析可知，在相同时间内 的温度变化大，可得出 的吸热本领大； ④此实验中用到的科学探究方法有 ，请你再举出一个用到该科学方法的实验： 解析：①质量，②67；③食用油，水；④控制变量法，探究摩擦力大小的影响因素。 三、比热容 1. 定义：物理学中常用“比热容”来描述不同物质的吸热能力。（用符号表示） 质量为的物质从外界吸收热量，温度升高△,则是这种物质的比热容。 2. 单位：焦每千克摄氏度，符号： 3. 比热容的定义式：=（质量单位：kg） 4. 一些常见物质的比热容 从表中可以看出：水的比热容最大，吸热能力强，与其他物质相比，升高相同的温度可以吸收更多的热量，冷却效果较好。 注意： ①比热容是物质本身的一种特性，每种物质都有自己的比热容。比热容不论其形状、质量、温度高低、放置地点如何，它的比热容一定是相同的； 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），它反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种特性可以鉴别物质； ③对于同种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态时，比热容是不相同的。 如：水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃)，而冰的比热容是2.1×10³J/(kg·℃) 5. 比热容的物理意义 如：水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃） 物理意义：质量为1 kg的水温度升高（或降低）1℃时，所吸收（或放出）的热量为4.2×10³J 6. 下列关于比热容的说法中，正确的是( ) A. 10kg的铁块比1kg的铁块的比热容大； B. 物体对外放热，它的比热容将减小； C. 物体的内能越大，它的比热容就越大； D. 比热容是物质的基本性质之一，其大小与物体的质量和体积多少无关。 解析：比热容是物质的一种特性，比热容与物体质量大小、内能、吸放热多少都没有关系。 7. 关于比热容，下列说法正确的是( ) A. 水变成冰后，比热容不变； B. 一桶水比一杯水的比热容大； C. 沙漠地区昼夜温差大是因为沙石的比热容小； D. 质量和初温都相同的铜和铝，吸收相同的热量后，铝的温度比铜的温度高。 答案：C 四、水的比热容及其应用 1. 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？ 答：沿海地区与沙漠地区相比，由于海水的比热容大，沙石比热容小，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。 2. 汽车发动机为何用水来冷却？ 答：水的比热容大，在质量一定的条件下，升高相同温度时，水可以吸收更多的热量，所以用水作冷却剂效果好。 3. 冬天人们用热水袋来取暖 答：因为水的比热容大，降低相同的温度时，等质量的水放出的热量多，取暖效果好，所以用热水袋取暖。 4. 海陆风和陆海风 图甲：白天，地表受太阳辐射而增温，由于陆地沙石比热容比海水小，陆地升温比海洋快，因此地面附近空气温度较高，热空气密度较小而上升。海洋附近冷空气密度较大而流向陆地加以填补，风由海洋吹向陆地，形成海陆风。 图乙：夜间，陆地和海洋同样散热，陆地沙石温度降低较多，海水温度高于陆地温度，海洋附近空气温度较高，热空气密度较小而上升。陆地表面的冷空气流向海面加以填补，风由陆地吹向海洋，形成陆海风。 5. 国庆假期期间，小丽一家去广西北海旅游。在烈日当空时，小丽赤脚走在松软的沙滩上，感觉沙子很烫脚，而海水却是凉凉的，这是为什么？ 答：因为沙子的比热容比海水的比热容小，吸收相同 解析：因为沙子的比热容比海水的比热容小，吸收相同热量，相同质量的沙子比海水温度上升高快，所以小丽在烈日当空的海边玩耍，感到沙子烫脚，海水却凉凉的。 6.“绿水青山就是金山银山”，为了改善城市环境，许多城市大力开发湿地公园和修建人工湖是为什么？ 答：水的比热容较大，白天，相同质量的水和土壤、沙石比较，吸收相同的热量时，水的温度升高得少；夜晚， 解析：水的比热容较大，白天吸收相同的热量时，水的温度升高得少；夜晚放出相同的热量时，水的温度降低得少，使得昼夜的温差小，所以修建人工湖可以有效调节城市环境的气温。 7. 学习了比热容的知识后，某物理课外兴趣小组绘制了下列海陆风(或陆海风)成因及流动情况示意图，其中正确的是( ) 答案：A 五、热量的计算 1. 热量的计算公式 ①吸热公式 表示升高的温度，也可以用△表示升高的温度，此时吸热公式可写成： ②放热公式 表示降低的温度，也可以用△表示降低的温度，此时吸热公式可写成： 注意： ①公式中各物理量的单位应统一：Q→J、c→J/(kg·℃)、m→kg、t、t0 → ℃ ； ②审题时要注意“温度升高到……”和“温度升高了……”的区别。 ③若不考虑热量损失，则此过程中，放出和吸收的热量相等，用公式表示为：Q放=Q吸 2. 小明用热水为家人热盒装牛奶，他把3盒牛奶放入装有温度是90℃、质量是2kg热水的盆中。经过一段时间，3盒牛奶的温度都从10℃变成了45℃，这段时间内牛奶从水中吸收了多少热量？若盆中热水对牛奶加热的效率是50%，则此时盆中水的温度是多少？（已知：每盒牛奶的质量0.25kg，牛奶的比热容4.0×10³J/(kg·℃)，水的比热容4.2×10³J/(kg·℃)） 解： 由，得 由可得水的温度降低值： 水的末温： = 答：略。 3. 电热水壶的体积是10L，加满水的初温是20℃，在1个标准大气压下，将这些水加热到沸腾，需要吸收多少焦耳的热量？ 解：水的体积V=10L=10×10-3m3=1×10-2m3 电热水壶中水的质量为： 水吸收的热量： 答：需要吸收3.36×106J的热量。 4. 铝的比热容为0.88×103J/（kg•℃），质量为2.1kg、初温为70℃的铝温度降低到20℃，放出的热量供水吸收。可使质量为0.44kg的水温度从80℃升高到多少℃？（在一个标准大气压下） 解：铝块放出的热量 水升高的温度： 在一标准大气压下，水沸腾后温度保持100℃不变，所以水的温度从80℃升高到100℃ 答：水温度从80℃升高到100℃。 5. 保温杯中装有质量为200g、温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中，一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃，假设金属块放出的热量全部被水吸收，求该金属块的比热容。 解： 答：该金属块的比热容为0.6×103J/（kg•℃）。 6. 甲、乙两物体的比热容之比是2:3，放出的热量之比是3:1，它们降低的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比是多少？ 解： 7. 甲、乙两物体的质量之比为2:1，吸收的热量之比为4:3，它们升高的温度之比为1:3，则甲、乙两物体的比热容之比是多少？ 答案：2:1 8. 对质量为2kg、初温为25℃的水加热，在一个标准大气压下，当水吸收6.72×10⁵J的热量后，水温会升高多少度？ 解： 在一个标准大气压下，水的沸点为100℃ 则水温会升高：100℃－5℃=75℃ 答：水温会升高多少75℃。 $$