12.3 物质的比热容-2025-2026学年物理苏科版（2024）九年级上册

第十二章 机械能和内能 第3节 物质的比热容 比一比：下图表示的是两地的气温情况，发现什么规律？ 为什么沙漠地区比沿海地区的昼夜温差大？这都与物质的吸（放）热能力有关。 上海市这天白天的最高温度达33℃，夜间的最低温度为27℃。温度差为6℃。 吐鲁番市这天白天的最高温度达37℃，夜间温度降到21℃。温度差为16℃。 新知导入 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，并会用比热容公式进行有关计算。 4.知道热量的计算。 学习目标 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。 知识点一：热量 新知探究 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。 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? 吸收（或放出）的热量与哪些因素有关 新知探究 【提出问题】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 新知探究 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 活动12.5 观察不同物质吸热升温的现象 新知探究 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 图12-23 红外热成像仪拍摄的红外照片 新知探究 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 新知探究 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。 新知探究 温度/℃ 0 2 4 6 时间/min 沙子 水 数据分析—描绘图像 新知探究 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。 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： 新知探究 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。 1.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。 3.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。 2.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。 知识点二：比热容 新知探究 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。 Q m·∆t Q m·∆t 新知探究 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 新知探究 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。 一些物质的比热容 新知探究 通过表格可以发现： （1）不同物质的比热容一般不同 ; （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 。 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? 新知探究 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； 汽车发动机常用水的冷却液 热水袋中装入热水用来取暖 新知探究 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。 新知探究 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 生活•物理•社会 水与气候 图12-24塞罕坝的生态变迁 新知探究 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 知识点三：热量的计算 新知探究 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. 新知探究 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】 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。 新知探究 比热容的定义、单位、公式、物理意义等 比热容是物质的一种物理属性 比热容有关的计算 水的比热容较大及其应用 物 质 的 比 热 容 热量 探究物体吸收(或放出)热量与哪些因素有关 定义：把物体在热传递过程中转移的能量叫作热量 单位：焦(J) 比热容 物体的质量 升高(或降低)的温度 物质的种类 热量的计算 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 课堂小结 1. 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一半 B. 吸收热量多的物质，比热容一定大 C. 高温物体放出的热量一定多 D. 质量相等的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度 D 当堂检测 2. 生产生活中，我们常利用水的比热容大这一性质。下列事例中与这一性质无关的是（ ） A. 福岛核电站受损后灌注海水降温 B. 沿海地区的气温变化小 C. 晚间，在春播秧田里灌水保温 D. 在发烧病人的额头上擦冷水降温 D 当堂检测 3. 两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体，使用相同的热源为其加热，液体温度与加热时间的关系如图所示，若甲、乙两液体吸收相同的热量，则_____液体升高的温度较多；两者比较，_____液体更适合作汽车的冷却剂。 甲 乙 当堂检测 4. 图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。 ①两支试管里水和煤油的质量_____（选填“相同”或“不同”）； ②相同时间内，水吸收的热量_____（选填“大于” “等于”或“小于”）煤油吸收的热量； ③由图乙可知，______的吸热能力更强。 等于 相同 水 当堂检测 $$