14.2 物质的比热容（课件）-2025-2026学年沪科版九年级物理全一册

沪科版·九年级物理全一册 比热容及其应用 情境导入 凉 热 中午，同样在太阳的照射下，为什么沙子这么烫，而海水却这么凉呢？ 凉 热 在傍晚，为什么海水热而沙子凉？ 为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？ 猜想：沙子吸热升温比水快，沙子放热降温比水快。 探究新知 提出问题： 物质吸收的热量与哪些因素有关？ 在质量和升高温度相同的情况下，不同物质吸收的热量相同吗？ 如何比较物体温度变化时所吸收（或放出）的热量？ 知识点1 探究物质吸热或放热规律 生活事例： 1.烧开一壶水和烧开半壶水需要的热量一样多吗？ 2.把一壶水烧开和烧成温水需要的热量一样多吗？ 小结： 对于同种物质（如水），水吸收的热量与水的质量（m）和升高的温度（Δ t）有关； 质量越大，吸收的热量越多； 温度升高的度数越多，吸收的热量越多。 6 思考：物体吸收热量除了跟物体的质量和温度的变化有关，还跟哪些因素有关？ 使相同质量的铜和铁升高相同温度，需要的热量相同吗？ 铜块 铁块 使它们升高相同的温度，吸收的热量一样多吗？ 做 学 中 实验目的： 探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同。 设计实验与制定计划： 在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油，用同样的电加热器分别浸入两液体中对其加热。电加热器浸入液体，可认为电加热器放出的热量被液体完全吸收。因此在两液体升高温度相同的情况下，加热时间越长的液体从热源吸热越多，从加热时间就可比较液体吸收热量的多少。 探究不同物质的吸热能力 8 实验器材： 两只相同的电加热器、两只相同的烧杯、质量相同的水和食用油、两支温度计、秒表。 实验步骤： 点击图片播放视频 实验数据： 液体名称 液体质量 m/g 液体初温 t1/℃ 液体末温 t2/℃ 加热时间 t/min 水 食用油 水 食用油 分析论证： 用相同的热源，给质量相同的水和食用油加热，升高相同的温度，其吸收的热量是相同的。但水需要的加热时间比食用油长，表明水吸收的热量多, 即不同的物质吸热本领不同。 大量实验表明： 相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常相同；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常不同。 如何科学地比较不同物质的这种特性呢？ 知识点2 物质的比热容 1. 比热容 比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比。用字母 c 表示。 定义 焦每千克摄氏度，符号J/(kg · ℃) 单位 ——反映物质吸收与放出热量的能力 科学家对以上现象进行了详细研究，并由此揭示出物质的一种特性，这种特性被称为比热容。 公式 单位：J/(kg·℃) 吸收的热量 单位：J 质量 单位：kg 升高的温度 单位：℃ 科学表明，同种物质温度降低 1 ℃ 所放出的热量与升高 1 ℃ 所吸收的热量是相同的。 吸收(或放出)的热量 升高(或降低)的温度 c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃) 试一试：说出水的比热容的物理意义 1 kg 水温度升高/降低 1 ℃ 吸收/放出的热量是 4.2×103 J。 c 油= 1.97×103 J/(kg·℃) 2. 常见物质的比热容 物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 水 4.2×103 铝 0.88×103 酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103 煤油 2.1×103 铁、钢 0.46×103 冰 2.1×103 铜 0.39×103 蓖麻油 1.8×103 汞 0.14×103 砂石 0.92×103 铅 0.13×103 一些常见物质的比热容 1. 表中谁的比热容最大？ 2. 同种物质的比热容是一直不变的吗？ 3. 你还有哪些发现？ 水 不是，如水和冰 煤油和冰的比热容相同，等等 归纳 物质的比热容跟密度相似，也是物质的特性之一。 对某种确定的物质来讲，比热容是一个确定的数值，跟物体质量的大小，温度改变的多少，物体的形状、体积、位置等无关，它仅与物质的种类和状态有关。 因此，可以用比热容来鉴别物质的种类。 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。 3. 比热容的应用 为什么沙漠地区昼夜温差较大，而沿海地区昼夜温差较小？ 海滨24℃~32℃ 沙漠5℃~42℃ 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，海水的温度变化更小，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。 质量相等，吸收相同的热量时，比热容大的温度变化小 为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？ 海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同； 海水的比热容比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子少； 没有日照时，海水降温比沙子少。 随堂练习 1.沿海地区，昼夜温差较小，而内陆沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为（ ）。 A.海水的密度小，砂石的密度大 B.海水的比热容大，砂石的比热容小 C.海水的内能多，砂石的内能少 D.海水吸收热量少，砂石吸收热量多 B 2.将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球（c铝>c铁>c铜），浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度______。从沸水中吸热最多的是______球，吸热最少的是______球。 相同 铝 铜 3.若将一瓶煤油倒去一半，则留下的一半（ ）。 A.密度不变，比热容变为原来的一半 B.密度和比热容都不变 C.比热容不变，密度变为原来的一半 D.密度、比热容都变为原来的一半 B 4.下列说法正确的是（ ）。 A.一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一 B.吸收热量多的物质，比热容一定大 C.高温物体放出热量一定多 D.质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度 D 5.下列物质的比热容发生改变的是（ ）。 A.一杯水倒掉半杯 B.水凝固成冰 C. 0℃的水变成4 ℃的水 D.将铁块锉成铁球 B 课堂小结 　　一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容。 　　比热容用符号c 表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg · ℃)。 $$ 比热容的相关计算 沪科版·九年级物理全一册 复习导入 一、物体的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。 二、一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 三、比热容反映了物质吸收或放出热量的能力。水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)。 探究新知 提出问题： 水的比热容是多少？物理意义是什么？ 知道了物质的比热容相当于知道了什么？ 相当于知道了 1 kg的这种物质温度升高或降低 1 ℃ 时吸收或放出的热量。 如果物体的质量不是 1 kg，升高或降低的温度不是 1 ℃，那么物体吸收或放出的热量该怎样计算呢？ 　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）： （1）升温吸热：Q吸 = cm（t2 – t1）； （2）降温放热：Q放 = cm（t1 – t2）。 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。 热量和热平衡问题的计算 例题：如图所示，电水壶中装有质量为 2 kg，温度为 20 ℃ 的水。通电后将水加热到 100 ℃，水吸收的热量是多少？ 解：由题意可得，水的质量 m = 2 kg，水的初温度 t1 = 20℃，水的末温度 t2 = 100℃，水的比热容 c = 4.2×103J/(kg·℃)。 由公式 Q吸 = cm(t2-t1) 可计算水吸收的热量为 Q吸 = 4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100℃ – 20℃) = 6.72×105 J。 所以，水吸收的热量为 6.72×105 J。 讨论：从能量转化的角度看，用电水壶烧水，其发热装置供给的能量与水吸的热量哪个更大？ 用电水壶烧水时，发热装置供给的电能大于水吸收的热量。 因为在电能转化为热能的过程中，除了部分热量被水吸收用于升温外，其他热量还会散失到壶体、空气等环境中，导致能量损耗。因此，水吸收的只是其中的一部分能量。 练习1 使20g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2.1×103J/(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： 练习2 在1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____℃。 解析：解答本题的关键是根据热量公式推出 ，且要分清“升高到”与“升高了”的区别。本题“升高到多少”即求水的末温。 根据热量公式Q = cmΔt，得水升高的温度为： 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℃，故水的末温为100℃。 100 课堂小结 　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）： （1）升温吸热：Q吸=cm（t2-t1）； （2）降温放热：Q放=cm（t1-t2）。 随堂练习 1.水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（ ）。 A.让流动的热水流过散热器供暖 B.汽车发动机用循环水冷却 C.夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗 D.夏天洒水降温 D 2.以下四种现象中，与水的比热容有很大关系的是（ ）（多选）。 A.汽车的发动机用循环流动的水来冷却 B.生活中往往用热水取暖 C.夏天洒水降温 D.滩涂湿地温差小 A B C D ABD 3.有一根烧红的铁钉，质量是20g，温度是900℃，若它的温度降低到400℃，放出的热量是多少？［c＝0.46×103J/（kg·℃) ］ 解：铁钉放出的热量 Q ＝c·m·Δt ＝ 0.46×103J/(kg·℃) ×0.02kg×(900℃－400℃) ＝4.6×103J 答：铁钉放出的热量是4.6×103J。 4.若100g水从20℃升温至90℃，要吸收多少热量？一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量？[c水=4.2×103J/(kg·℃)，c铁=0.46×103 J/(kg·℃)] 解：水吸收的热量Q吸 = c水m水Δt =4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg ×(90℃－20℃)=2.94×104J。 铁钉放出的热量Q放=c铁m铁Δt=0.46×103J/(kg·℃) ×0.01kg ×(1000℃－25℃)=4.485×103J。 5.把100g、80℃的热水跟250g、10℃的冷水相混合，混合后的温度为28℃，求热水放出的热量和冷水吸收的热量？ 解：热水放出的热量 Q放 = cmΔt = 4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(80℃－28℃) =2.184×104J 冷水吸收的热量： Q吸 = cmΔt = 4.2×103J/(kg·℃)×0.25kg×(28℃－10℃) =1.89×104J $$null