3 比热容 （导学案）物理教科版2024九年级上册

3 比热容 （导学案） 【学习目标】 1. 知道比热容的概念，能说出比热容是表示物质吸热或放热能力的物理量，并了解其单位（J/(kg·℃)）。 2. 理解比热容的物理意义，能利用比热容知识解释常见现象（如沿海地区昼夜温差小、用水冷却发动机等），认识水的比热容较大的实际应用价值。 3. 掌握热量的计算公式（Q = cmΔt），理解公式中各个物理量的含义，并能进行简单的计算。 4. 知理解比热容是物质的一种特性，能说出影响物体吸收或放出热量多少的因素（物质种类、质量、温度变化量）。 5. 能通过对比热容的学习，进一步理解热量、温度和内能的概念区别与联系，并能用比热容知识分析和解决生活中的实际问题，体会物理知识与自然现象、生产生活的密切联系。 【学习重点】 1. 比热容的概念和应用；2. 吸收或放出热量的相关计算。 【学习难点】理解比热容的物理本质；运用热量公式解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体由于吸收或放出热量而使其 的过程，实质是 转移的过程。大量的生活经验和实验说明，对于同种物质的物体，吸收或放出的热量多少，与物体 的大小及 的多少有关。 2. 在探究不同物质吸热能力的实验中，我们应用 来表示物体吸收的热量。 ①使用相同的加热装置， 更长的吸收热量更多； ②不同的装置加热同样的物体， 更多的吸收热量更多。 3．比热容是用来描述不同物质 的物理量。定义：一定质量的物体，温度升高时吸收的热量和它的质量与升高温度乘积之比，叫作这种物质的 。用符号 表示，单位是 ，读作 。 4. 比热容同样可以描述物体的 。比热容是物质的一种重要 ，一般不同的物质具有 的比热容。 5．物体吸收热量的计算公式： ；物体放出热量的计算公式： 。 【课堂探究】 探究一、物质的吸热性能 1. 水的吸热与哪些因素有关 【思考】结合生活实际，烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的热量更多？将一壶水烧成开水和烧成温水，哪个需要的热量更多？ 【分析】由生活经验可知，烧开一壶水需要的热量比半壶水多，将一壶水烧开需要的热量比烧成温水多。由此可知，水吸收的热量和它的质量有关，也和它升高的温度有关。其他物质也具有相同的性质。 【结论】对于同种物质的物体，吸收热量的多少，与物体 的大小及 的多少有关。质量越大，温度变化越多的物体，需要的热量就更 。 2. 比较不同物质吸热后温度变化的多少 【思考】相同质量的不同物质，比如水和煤油，在吸收相同的热量后，它们升高的温度是否相同？ 【设计实验】 （1） 实验器材：烧杯2只、水、煤油、酒精灯、温度计、天平、搅拌器、秒表、铁架台等。 （2） 需要测量的物理量 ①用天平分别测出 的水和煤油； ②用温度计测出加热前后水和煤油的初温t0和末温t； ③用停表记录加热所用的时间。 （3） 实验方法：控制变量法和转化法。 控制变量法：物体吸收热量的多少与物质的种类，质量、温度变化等多个因素有关，在实验探究时，只能有一个变量存在。 转化法：热量的多少无法直接观测，所以此处必须用完全相同的加热装置，加热时间越长意味着吸收的热量越多。 【进行实验与收集数据】 （1） 用天平称取水和煤油各200g； （2） 如图按照从下往上的顺序组装实验装置，观察温度计的读数，记录水和煤油的初温t0； （3） 点燃相同的酒精灯，同时对烧杯中的水和煤油加热相同时间（大约3-5min）后，观察温度计并记录此时水和煤油的末温t； （4） 记录实验表格。 液体 质量m/g 加热时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ 温度变化/℃ 水 200 3 20 43 23 煤油 200 3 20 55 35 【分析与论证】 （1） 质量相同的水和煤油吸收相同热量（同样的酒精灯加热相同的时间）后，升高的温度不同，煤油升高的温度更多。 （2） 换用其他物质行进实验，发现其他物质也具有相同的情况。 （3）除了加热相同时间比较物体温度变化外，也可以通过使物体升高相同温度比较加热时间的方法比较不同物质的吸热能力。 【实验结论】 质量相同的不同物质，在吸收相同热量后，升高的温度 ，不同物质的 不同。 【例题1】为了比较水和煤油吸热本领的大小，某同学做了如图甲所示的实验，在两个相同的烧杯中分别装有水和煤油，用相同的电热器分别对它们加热相同的时间。实验数据如下表所示。 物质 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min 水 20 45 6 煤油 20 70 6 (1)实验中应保证水和煤油的 （选填“质量”或“体积”）相同； (2)实验中选用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (3)对水和煤油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度 （选填“高于”“等于”或“低于”）煤油升高的温度； (4)在此实验中，如果要使水和煤油的最后温度相同，就要给 加热更长的时间，这样水吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (5)实验表明， （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。在物理学中，我们用 这一物理量来描述物质的这种特性； (6)小明用相同的电热器给质量相等的水和煤油加热，根据测量数据描绘出的温度—时间图像如图乙所示，由图可知，甲物质是 （选填“水”或“煤油”）。 探究二、比热容 【想一想】通过前面的学习，我们知道不同的物质吸热性能不同，我们应该如何定义这种吸热性能？ 1. 比热容 （1）比热容的定义：比热容是描述不同物质 的物理量。一定质量的物体，温度升高（或降低）时吸收（或放出）的 和它的 与 乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示，单位是 ，读作焦每千克摄氏度。 （2）比热容的计算公式： 。 Q表示物体所吸收的 ，单位是焦耳，符号为J；m表示物体的 ，单位是千克，符号为kg； 表示物体 ，即物体升高（或降低）的温度，单位是摄氏度，符号℃。 吸热时=t末温-t初温；放热时=t初温-t末温。 （3） 比热容的认识：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量，数值上与物体的 相等。比热容时物质的一种重要特性，一般不同的物质会具有 的比热容，比热容与物体的质量、体积、温度、吸收的热量等因素 ，仅与物体的 及所处的 有关。 比热容越大的物质，温度变化越 ，吸收相同热量时，温度变化得越 ；或者变化相同的温度时，需要 的热量。 （4）比热容的物理意义：以水为例，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃）。它的物理意义是： 。 （5）根据比热容公式得到的其他物理量计算方法： 计算热量：Q=cmt; 计算温度变化量：t=; 计算质量：m=。 （6）一些常见物质的比热容 【归纳总结】①不同的物质，一般会具有 的比热容，但有特例存在，如煤油和冰的比热容就相等； ②同种物质在不同的状态下，比热容 ，如水和冰的比热容就不一样； ③常见物质中， 的比热容最大。 2. 运用比热容知识解释相关现象 （1）沿海地区温差小，内陆地区温差大 原因：水的比热容远大于沙石和泥土。白天，相同日照下，水吸收大量热量但温度升高 ；夜晚，水释放大量热量但温度降低 。因此沿海地区温度变化缓和。内陆地区沙石比热容小，吸热后温度迅速上升，放热后温度迅速下降，导致昼夜温差大。 （2）热水袋用于取暖 原因：水的比热容大，意味着相同质量的水与其他物质（如沙子或空气）相比，降低相同温度时能释放 热量。因此热水袋冷却缓慢，持续提供热量。 （4） 城市热岛效应造成城市中心气温常高于郊区 原因：城市大量使用混凝土、沥青等材料，这些材料比热容 ，吸热后温度升高 ；郊区植被和水分较多，比热容 ，温度变化 。导致城市区域蓄热和释热特性与郊区不同。 （5） 汽车发动机冷却系统用水作为冷却剂 原因：水的比热容大，吸收相同热量时温度升高较少，能有效带走发动机产生的热量，防止过热。同时水成本低、易获取，是理想的冷却介质。 3. 水的比热容大的认识和应用 常见物质中，水的比热容最 。这一特性决定了水是一种极其优秀的能量储存和运输介质，应用遍及自然和人类社会。 (1) 自然界的“气候调节器” 海洋性气候：沿海地区（如中国青岛、欧洲西部）昼夜温差和年温差较小，冬暖夏凉。这是因为夏季海水吸收大量的太阳辐射能而温度不会飙升，缓解了炎热；冬季海水缓慢释放夏季储存的热量，缓解了严寒。 调节全球气候：海洋覆盖了地球70%以上的面积，巨大的水体吸收和储存太阳能的能力是惊人的，极大地缓冲了全球温度的剧烈变化，使地球成为适宜生命居住的星球。 (2) 工程上的“理想冷却剂” 汽车发动机冷却系统：发动机工作时产生大量废热，通过循环水带走这些热量。因为水的比热容大，少量的水就能带走大量的热，而自身温升不大，能持续有效地维持发动机在安全温度下工作。 发电厂（核电站、火电站）冷却：发电厂的能量转换效率有限，会产生巨量废热。这些热通常被导入冷却水（从河流、湖泊或冷却塔中循环），利用水强大的吸热能力将废热带入环境，保证机组正常运行。 （3）生活中的“保温与取暖媒介” 热水袋/水暖取暖：晚上灌入热水袋的水，因为比热容大，在冷却到室温的过程中会持续、缓慢地释放大量热量，提供长时间的保暖效果。北方集中供暖和家庭地暖系统也大多用水作为传热介质。 调节体温：生物体大部分由水构成，这意味着外界温度变化时，生物体自身的温度不会骤然变化，为生命活动提供了稳定的内部环境。出汗降温也是利用水蒸发吸热（潜热），但其高比热容也是基础。 【例题2】炎炎夏日，小鑫从德州来到美丽的海滨城市青岛。他发现，这里的风吹得方向是很有规律的，通过学习他知道了这是海陆风的特点，海陆风的形成是因为海水与陆地的 不同，导致空气温度不同而形成对流，如图所示的场景发生在炎热的夏天，地面附近空气的流动方向是 （选填“从陆地向海面”或“从海面向陆地”）。 【例题3】沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的比热容较大。下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水第二天再放掉 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 探究三、热量的计算 【想一想】比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量。在了解了物质的比热容，质量和温度变化量后，就可以计算物体吸收（或放出）的热量。 1. 热量的计算 【公式推导】由比热容 可得 物体吸热升温时,吸收的热量： ; 物体放热降温时,放出的热量： ; 计算温度变化量： ; 计算质量： 。 t表示物体的 ，t0表示物体的 。 【例题4】在标准大气压下，将一壶质量为2kg、温度为20℃的水，加热到70℃。求：[] (1)水升高的温度。 (2)水吸收的热量。 (3)继续加热，若水又吸收了的热量，水的末温。 2. 热平衡 （1）热平衡的定义：相互接触的物体间存在 时，会发生 ，高温物体会放热降温，低温物体会吸热升温。在不考虑热量损失的情况下，高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量 ，直到它们温度 ，即达到热平衡。 （2）热平衡的计算方法：Q吸=Q放，即c1m1t1=c2m2t2，联立方程求解。 【例题5】吃早餐的时候，妈妈用热水给小明加热盒装牛奶，热水温度从60℃降低至40℃时，使0.3kg的牛奶温度由12℃升高到40℃求：[水的比热容为，牛奶的比热容为] (1)牛奶吸收的热量是多少？ (2)若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，加热牛奶至少要用60℃的热水多少kg？ 【精讲点拨】 1. 比热容是物质的一种特性，通过热量、质量、和温度变化量可以计算比热容，但比热容本省与它们无关，决定物体比热容的因素只有物质的种类和物质所处的状态。 2. 热量计算时，t统称为温度变化量，它代表初温和末温的差值，实际应用时，不管吸热还是放热，直接用较高的温度减去较低的温度即可。注意区分题干中升高、降低和升高到、降低到的区别。 3. 水的比热容很大，一般解题过程中，没有单独强调时，水就是比热容最大的物质，相同质量下它的温度变化最慢，变化相同温度时，水吸收或放出的热量最多。 【归纳整理】 3 比热容 【课堂练习】 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（    ） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲乙两图 2．关于比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B．比热容的大小与物质的种类和状态有关 C．物体的质量越大，比热容越大 D．温度变化越小，物质的比热容越大 3．两个相同的容器中分别装有质量相同的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。下列分析正确的是（    ） A．加热10min时，甲吸收的热量比乙吸收的热量多 B．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 C．若升高相同的温度，甲吸收的热量比乙吸收的热量少 D．从吸热能力方面看，选择甲液体做冷却剂比乙液体效果好 4．一瓶汽油，倒出一半后，质量减小，体积减小，比热容 （选填“增大”“减小”或“不变”）。质量为的水，温度从升高到，吸收的热量是 J。〔水的比热容为〕 5．将质量为1kg、温度为80℃的热水倒入2kg的冷水中，最后温度为40℃，热水的温度下降了 ℃，热水放出的热量为 J，如果不计热损耗，冷水吸收的热量为 J，冷水的温度升高了 ℃，冷水的初温是 ℃。[] 6．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 (1)为比较不同物质的比热容，应选择 两图装置进行实验。实验中通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； (2)比较不同燃料的热值，应选择 两图装置进行实验。实验中，需等待燃料 （选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； (3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （选填“大”或“小”）。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3 比热容 （导学案） 【学习目标】 1. 知道比热容的概念，能说出比热容是表示物质吸热或放热能力的物理量，并了解其单位（J/(kg·℃)）。 2. 理解比热容的物理意义，能利用比热容知识解释常见现象（如沿海地区昼夜温差小、用水冷却发动机等），认识水的比热容较大的实际应用价值。 3. 掌握热量的计算公式（Q = cmΔt），理解公式中各个物理量的含义，并能进行简单的计算。 4. 知理解比热容是物质的一种特性，能说出影响物体吸收或放出热量多少的因素（物质种类、质量、温度变化量）。 5. 能通过对比热容的学习，进一步理解热量、温度和内能的概念区别与联系，并能用比热容知识分析和解决生活中的实际问题，体会物理知识与自然现象、生产生活的密切联系。 【学习重点】 1. 比热容的概念和应用；2. 吸收或放出热量的相关计算。 【学习难点】理解比热容的物理本质；运用热量公式解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体由于吸收或放出热量而使其温度变化的过程，实质是内能转移的过程。大量的生活经验和实验说明，对于同种物质的物体，吸收或放出的热量多少，与物体质量的大小及温度变化的多少有关。 2. 在探究不同物质吸热能力的实验中，我们应用转换法来表示物体吸收的热量。 ①使用相同的加热装置，加热时间更长的吸收热量更多； ②不同的装置加热同样的物体，温度升高更多的吸收热量更多。 3．比热容是用来描述不同物质吸热性质的物理量。定义：一定质量的物体，温度升高时吸收的热量和它的质量与升高温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示，单位是J/(kg·℃），读作焦每千克摄氏度。 4. 比热容同样可以描述物体的放热性能。比热容是物质的一种重要特性，一般不同的物质具有不同的比热容。 5．物体吸收热量的计算公式：；物体放出热量的计算公式：。 【课堂探究】 探究一、物质的吸热性能 1. 水的吸热与哪些因素有关 【思考】结合生活实际，烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的热量更多？将一壶水烧成开水和烧成温水，哪个需要的热量更多？ 【分析】由生活经验可知，烧开一壶水需要的热量比半壶水多，将一壶水烧开需要的热量比烧成温水多。由此可知，水吸收的热量和它的质量有关，也和它升高的温度有关。其他物质也具有相同的性质。 【结论】对于同种物质的物体，吸收热量的多少，与物体质量的大小及温度变化的多少有关。质量越大，温度变化越多的物体，需要的热量就更多。 2. 比较不同物质吸热后温度变化的多少 【思考】相同质量的不同物质，比如水和煤油，在吸收相同的热量后，它们升高的温度是否相同？ 【设计实验】 （1） 实验器材：烧杯2只、水、煤油、酒精灯、温度计、天平、搅拌器、秒表、铁架台等。 （2） 需要测量的物理量 ①用天平分别测出质量相同的水和煤油； ②用温度计测出加热前后水和煤油的初温t0和末温t； ③用停表记录加热所用的时间。 （3） 实验方法：控制变量法和转化法。 控制变量法：物体吸收热量的多少与物质的种类，质量、温度变化等多个因素有关，在实验探究时，只能有一个变量存在。 转化法：热量的多少无法直接观测，所以此处必须用完全相同的加热装置，加热时间越长意味着吸收的热量越多。 【进行实验与收集数据】 （1） 用天平称取水和煤油各200g； （2） 如图按照从下往上的顺序组装实验装置，观察温度计的读数，记录水和煤油的初温t0； （3） 点燃相同的酒精灯，同时对烧杯中的水和煤油加热相同时间（大约3-5min）后，观察温度计并记录此时水和煤油的末温t； （4） 记录实验表格。 液体 质量m/g 加热时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ 温度变化/℃ 水 200 3 20 43 23 煤油 200 3 20 55 35 【分析与论证】 （1） 质量相同的水和煤油吸收相同热量（同样的酒精灯加热相同的时间）后，升高的温度不同，煤油升高的温度更多。 （2） 换用其他物质行进实验，发现其他物质也具有相同的情况。 （3）除了加热相同时间比较物体温度变化外，也可以通过使物体升高相同温度比较加热时间的方法比较不同物质的吸热能力。 【实验结论】 质量相同的不同物质，在吸收相同热量后，升高的温度不相等，不同物质的吸热性能不同。 【例题1】为了比较水和煤油吸热本领的大小，某同学做了如图甲所示的实验，在两个相同的烧杯中分别装有水和煤油，用相同的电热器分别对它们加热相同的时间。实验数据如下表所示。 物质 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min 水 20 45 6 煤油 20 70 6 (1)实验中应保证水和煤油的 （选填“质量”或“体积”）相同； (2)实验中选用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (3)对水和煤油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度 （选填“高于”“等于”或“低于”）煤油升高的温度； (4)在此实验中，如果要使水和煤油的最后温度相同，就要给 加热更长的时间，这样水吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (5)实验表明， （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。在物理学中，我们用 这一物理量来描述物质的这种特性； (6)小明用相同的电热器给质量相等的水和煤油加热，根据测量数据描绘出的温度—时间图像如图乙所示，由图可知，甲物质是 （选填“水”或“煤油”）。 【答案】(1)质量 (2)等于 (3)低于 (4) 水 大于 (5) 水 比热容 (6)煤油 【详解】（1）根据控制变量法，在实验中，用规格相同的两个电热器给它们加热，通过比较它们升温的快慢比较比热容的大小，因此应保证水和煤油的质量相等。 （2）用两个相同的电热器对水和煤油加热，相同时间内放出的热量相同，在相同时间内水和煤油吸收的热量相等。 （3）如果加热相同的时间，即水和煤油吸收的热量相同，由于水的比热容大，根据可知，水升高的温度低于煤油升高的温度。 （4）[1][2]在此实验中，水和煤油初温相同，如果要使水和煤油的最后温度相同，根据可知，水的比热容大，需要吸收的热量多，即要给水加热更长的时间。 （5）[1]实验表明，加热相同时间，水升温慢，因此水的吸热能力更强。 [2]比热容反映物质的吸热能力，在物理学中，我们用比热容这一物理量来描述物质的这种特性。 （6）如图乙所示，用相同电热丝给质量相等的水和煤油加热，乙升温慢，因此乙吸热能力强，而水的比热容大于煤油的比热容，因此甲物质是煤油。 探究二、比热容 【想一想】通过前面的学习，我们知道不同的物质吸热性能不同，我们应该如何定义这种吸热性能？ 1. 比热容 （1）比热容的定义：比热容是描述不同物质吸热性能的物理量。一定质量的物体，温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量和它的质量与温度变化量乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示，单位是J/(kg·℃），读作焦每千克摄氏度。 （2）比热容的计算公式：c=。 Q表示物体所吸收的热量，单位是焦耳，符号为J；m表示物体的质量，单位是千克，符号为kg； 表示物体温度的变化量，即物体升高（或降低）的温度，单位是摄氏度，符号℃。 吸热时=t末温-t初温；放热时=t初温-t末温。 （3） 比热容的认识：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量，数值上与物体的比热容相等。比热容时物质的一种重要特性，一般不同的物质会具有不同的比热容，比热容与物体的质量、体积、温度、吸收的热量等因素无关，仅与物体的种类及所处的状态有关。 比热容越大的物质，温度变化越困难，吸收相同热量时，温度变化得越少；或者变化相同的温度时，需要更多的热量。 （4）比热容的物理意义：以水为例，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃）。它的物理意义是：1kg的水温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量是4.2×103J。 （5）根据比热容公式得到的其他物理量计算方法： 计算热量：Q=cmt; 计算温度变化量：t=; 计算质量：m=。 （6）一些常见物质的比热容 【归纳总结】①不同的物质，一般会具有不同的比热容，但有特例存在，如煤油和冰的比热容就相等； ②同种物质在不同的状态下，比热容不同，如水和冰的比热容就不一样； ③常见物质中，水的比热容最大。 2. 运用比热容知识解释相关现象 （1）沿海地区温差小，内陆地区温差大 原因：水的比热容远大于沙石和泥土。白天，相同日照下，水吸收大量热量但温度升高较少；夜晚，水释放大量热量但温度降低较少。因此沿海地区温度变化缓和。内陆地区沙石比热容小，吸热后温度迅速上升，放热后温度迅速下降，导致昼夜温差大。 （2）热水袋用于取暖 原因：水的比热容大，意味着相同质量的水与其他物质（如沙子或空气）相比，降低相同温度时能释放更多热量。因此热水袋冷却缓慢，持续提供热量。 （4） 城市热岛效应造成城市中心气温常高于郊区 原因：城市大量使用混凝土、沥青等材料，这些材料比热容小，吸热后温度升高快；郊区植被和水分较多，比热容大，温度变化慢。导致城市区域蓄热和释热特性与郊区不同。 （5） 汽车发动机冷却系统用水作为冷却剂 原因：水的比热容大，吸收相同热量时温度升高较少，能有效带走发动机产生的热量，防止过热。同时水成本低、易获取，是理想的冷却介质。 3. 水的比热容大的认识和应用 常见物质中，水的比热容最大。这一特性决定了水是一种极其优秀的能量储存和运输介质，应用遍及自然和人类社会。 (1) 自然界的“气候调节器” 海洋性气候：沿海地区（如中国青岛、欧洲西部）昼夜温差和年温差较小，冬暖夏凉。这是因为夏季海水吸收大量的太阳辐射能而温度不会飙升，缓解了炎热；冬季海水缓慢释放夏季储存的热量，缓解了严寒。 调节全球气候：海洋覆盖了地球70%以上的面积，巨大的水体吸收和储存太阳能的能力是惊人的，极大地缓冲了全球温度的剧烈变化，使地球成为适宜生命居住的星球。 (2) 工程上的“理想冷却剂” 汽车发动机冷却系统：发动机工作时产生大量废热，通过循环水带走这些热量。因为水的比热容大，少量的水就能带走大量的热，而自身温升不大，能持续有效地维持发动机在安全温度下工作。 发电厂（核电站、火电站）冷却：发电厂的能量转换效率有限，会产生巨量废热。这些热通常被导入冷却水（从河流、湖泊或冷却塔中循环），利用水强大的吸热能力将废热带入环境，保证机组正常运行。 （3）生活中的“保温与取暖媒介” 热水袋/水暖取暖：晚上灌入热水袋的水，因为比热容大，在冷却到室温的过程中会持续、缓慢地释放大量热量，提供长时间的保暖效果。北方集中供暖和家庭地暖系统也大多用水作为传热介质。 调节体温：生物体大部分由水构成，这意味着外界温度变化时，生物体自身的温度不会骤然变化，为生命活动提供了稳定的内部环境。出汗降温也是利用水蒸发吸热（潜热），但其高比热容也是基础。 【例题2】炎炎夏日，小鑫从德州来到美丽的海滨城市青岛。他发现，这里的风吹得方向是很有规律的，通过学习他知道了这是海陆风的特点，海陆风的形成是因为海水与陆地的 不同，导致空气温度不同而形成对流，如图所示的场景发生在炎热的夏天，地面附近空气的流动方向是 （选填“从陆地向海面”或“从海面向陆地”）。 【答案】 比热容 从海面向陆地 【详解】[1]海陆风的形成是因为海水与陆地的比热容不同。海水的比热容大，陆地的比热容小，在同样受热或冷却的情况下，陆地温度变化快，海水温度变化慢，导致空气温度不同而形成对流。 [2]炎热的夏天，陆地升温快，空气受热膨胀上升，近地面形成低压；海洋升温慢，空气冷却下沉，近地面形成高压。所以地面附近空气的流动方向是从海面向陆地。 【例题3】沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的比热容较大。下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水第二天再放掉 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 【答案】B 【详解】A．汽车发动机工作时会产生大量热量，用水作冷却剂是因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度时，水能够吸收更多的热量，从而更好地冷却发动机，故A不符合题意； B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷，是因为身上的水蒸发吸热，使人体表面温度降低，这是蒸发致冷的原理，与水的比热容大小无关，故B符合题意； C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水，是因为水的比热容大，在夜晚温度降低时，水放出较多的热量，能使秧田的温度不至于降得太低，保护秧苗；第二天再放掉水，是为了让秧田在白天能更快升温，故C不符合题意； D．生物体内水的比例很高，当生物体温度升高时，水可以吸收较多的热量而自身温度升高较慢；当生物体温度降低时，水又可以放出较多的热量而自身温度降低较慢，有助于调节生物体自身的温度，故D不符合题意。 故选B。 探究三、热量的计算 【想一想】比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量。在了解了物质的比热容，质量和温度变化量后，就可以计算物体吸收（或放出）的热量。 1. 热量的计算 【公式推导】由比热容c=可得 物体吸热升温时,吸收的热量：Q=cmt；t=t-t0; 物体放热降温时,放出的热量：Q=cmt；t=t0-t; 计算温度变化量：t=; 计算质量：m=。 t表示物体的末温，t0表示物体的初温。 【例题4】在标准大气压下，将一壶质量为2kg、温度为20℃的水，加热到70℃。求：[] (1)水升高的温度。 (2)水吸收的热量。 (3)继续加热，若水又吸收了的热量，水的末温。 【答案】(1)50℃ (2) (3)100℃ 【详解】（1）水升高的温度，即水的温度变化量 （2）由得，水吸收的热量 （3）继续加热时，水的温度变化量 理论末温，但标准大气压下水的沸点为，水沸腾时吸收热量温度不变，故实际末温为100℃。 2. 热平衡 （1）热平衡的定义：相互接触的物体间存在温度差时，会发生热传递，高温物体会放热降温，低温物体会吸热升温。在不考虑热量损失的情况下，高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量相等，直到它们温度相同，即达到热平衡。 （2）热平衡的计算方法：Q吸=Q放，即c1m1t1=c2m2t2，联立方程求解。 【例题5】吃早餐的时候，妈妈用热水给小明加热盒装牛奶，热水温度从60℃降低至40℃时，使0.3kg的牛奶温度由12℃升高到40℃求：[水的比热容为，牛奶的比热容为] (1)牛奶吸收的热量是多少？ (2)若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，加热牛奶至少要用60℃的热水多少kg？ 【答案】(1) (2)0.25kg 【详解】（1）牛奶升高的温度为 0.3kg的牛奶升高28℃，吸收的热量为 （2）若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，热水放出的热量为Q放=Q吸=2.1×103J 热水降低的温度为 至少需要热水的质量为 【精讲点拨】 1. 比热容是物质的一种特性，通过热量、质量、和温度变化量可以计算比热容，但比热容本省与它们无关，决定物体比热容的因素只有物质的种类和物质所处的状态。 2. 热量计算时，t统称为温度变化量，它代表初温和末温的差值，实际应用时，不管吸热还是放热，直接用较高的温度减去较低的温度即可。注意区分题干中升高、降低和升高到、降低到的区别。 3. 水的比热容很大，一般解题过程中，没有单独强调时，水就是比热容最大的物质，相同质量下它的温度变化最慢，变化相同温度时，水吸收或放出的热量最多。 【归纳整理】 3 比热容 【课堂练习】 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（    ） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲乙两图 【答案】A 【详解】AB．比较不同液体的比热容，根据控制变量法，应改变液体种类、控制其他因素相同。故应选择燃料种类相同、液体种类不同的甲和丙来进行，故A正确，B错误； CD．比较不同燃料的热值，根据控制变量法，应改变燃料种类、控制其他因素相同。故应选择液体种类相同、燃料种类不同的甲和乙来进行，故CD错误。 故选A。 2．关于比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B．比热容的大小与物质的种类和状态有关 C．物体的质量越大，比热容越大 D．温度变化越小，物质的比热容越大 【答案】B 【详解】A．比热容与物体吸收或放出的热量无关，故A错误； B．比热容是物质的一种特性，比热容的大小与物质的种类和状态有关，故B正确； C．比热容是物质的一种特性，与物体质量无关，故C错误； D．比热容是物质的一种特性，与温度变化无关，故D错误。 故选B。 3．两个相同的容器中分别装有质量相同的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。下列分析正确的是（    ） A．加热10min时，甲吸收的热量比乙吸收的热量多 B．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 C．若升高相同的温度，甲吸收的热量比乙吸收的热量少 D．从吸热能力方面看，选择甲液体做冷却剂比乙液体效果好 【答案】C 【详解】A．实验中，用相同的热源加热，则加热相同的时间，甲、乙吸收的热量相等，故A错误； B．由图示知，加热相同时间，即吸收相同热量时，甲升温比乙快，根据吸热公式Q吸=cmΔT可知，因为甲的温度升高量更大，所以甲的比热容比乙的小，故B错误； C．由图示知，升高相同的温度，甲所需时间比乙的少，则甲吸收的热量比乙的少，故C正确； D．由图象可知，甲、乙升高相同的温度，加热乙的时间长，则乙吸收的热量多，乙吸热能力较强，选择乙液体做冷却剂比甲液体效果好，故D错误； 故选 C。 4．一瓶汽油，倒出一半后，质量减小，体积减小，比热容 （选填“增大”“减小”或“不变”）。质量为的水，温度从升高到，吸收的热量是 J。〔水的比热容为〕 【答案】 不变 【详解】[1]比热容是物质本身的一种特性，只与物质的种类、状态等有关。一瓶汽油，倒出一半后，物质种类没有改变，即比热容不变。 [2]质量为的水，温度从升高到，吸收的热量是。 5．将质量为1kg、温度为80℃的热水倒入2kg的冷水中，最后温度为40℃，热水的温度下降了 ℃，热水放出的热量为 J，如果不计热损耗，冷水吸收的热量为 J，冷水的温度升高了 ℃，冷水的初温是 ℃。[] 【答案】 40 20 20 【详解】[1]热水初温为80℃，末温为40℃，热水的温度下降 [2]由热量公式，则热水放出的热量 [3]不计热损耗，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，则冷水吸收的热量 [4]由热量公式，公式变形，则冷水的温度升高 [5]冷水末温为40℃，温度升高20℃，则冷水的初温 6．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 (1)为比较不同物质的比热容，应选择 两图装置进行实验。实验中通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； (2)比较不同燃料的热值，应选择 两图装置进行实验。实验中，需等待燃料 （选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； (3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 (2) 甲、乙 燃烧相同的质量 升高的温度 (3)小 【详解】（1）[1]比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，被加热物质的种类不同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，所以应选择甲、丙两图进行实验。 [2]根据转换法可知，实验通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，加热时间越长表示液体吸收的热量越多。 （2）[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。 [2]实验过程中应该控制燃料燃烧的质量相同，所以应该在燃料燃尽之后或燃烧相同的质量去比较液体升高的温度。 [3]通过比较液体升高的温度来比较热值的大小，即升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。 （3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失，即水吸收的热量会小于燃料完全燃烧放出的热量，由可知，计算得出的热值将比燃料的真实热值偏小。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$