内容正文:
12.3 物质的比热容
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
初夏,小明和小华到海边游玩。中午,他们赤脚走在海边的沙滩上,觉得沙子很烫;他们又跳进海里,觉得海水很凉。傍晚,他们又来到海边,却发现沙子变凉了,而海水却很暖和。
情景在线:
从同学们已学过的自然科学知识中、还不能完全解释这个自然现象。这里涉及到物质的一个特性——比热容。
同样都是在太阳光的照射下,为什么海水和沙子的温度不一样呢?
提出问题
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
1.烧开一壶水与烧开半壶水比较,谁花的时间长?
烧开一壶水需要的时间长,说明烧开一壶水吸收的热量比烧开半壶水吸收的热量多。
讨论:
说明:物体吸收热量的多少与物体的质量m有关。
100℃
100℃
2.把一壶水烧开和把这壶水烧成温水比较,谁花的时间长?
把水烧成开水需要的时间长,说明水烧开吸收的热量比烧成温水吸收的热量多。
100℃
40℃
说明:物体吸收热量的多少与物体的温度变化量 有关。
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
探究物质的吸、放热性能
知识点
1
活动1
探究水和食用油的吸、放热性能
思考
为什么要取等质量100g水和100g食用油作为研究对象?
为什么要用同一盏酒精灯或规格相同的电加热器加热?
控制变量法
保证相同时间内,水和食用油吸收热量相等
加热时间t/min 0(初温) 2 4 6 8 10
食用油的温度t/℃ 20 29 43 55 66 74
食用油升高的温度Δt/℃ 0 9 23 35 46 54
水的温度t/℃ 20 28 35 42 48 54
水升高的温度Δt/℃ 0 8 15 22 28 34
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
讨论:
质量相等的水和食用油,当它们升高的温度相同时,加热的时间长短是否相同?这个事实说明了什么?
结论:
质量相等不同物质,在升高相同的温度时,吸收的热量是不相等的。
加热时间t/min 0(初温) 2 4 6 8 10
食用油的温度t/℃ 20 29 43 55 66 74
食用油升高的温度Δt/℃ 0 9 23 35 46 54
水的温度t/℃ 20 28 35 42 48 54
水升高的温度Δt/℃ 0 8 15 22 28 34
加热时间t/min 0(初温) 2 4 6 8 10
食用油的温度t/℃ 20 29 43 55 66 74
食用油升高的温度Δt/℃ 0 9 23 35 46 54
水的温度t/℃ 20 28 35 42 48 54
水升高的温度Δt/℃ 0 8 15 22 28 34
①升高相同的温度Δt,比较加热时间t;
②加热相同时间t,比较升高的温度Δt
想一想?
实验中是如何比较水和食用油的吸热能力的?
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物体吸收热量的多少,不仅与物体的 、 有关,还与 有关。
质量
温度变化
物质种类
即不同物质的吸热能力不同,物理学中用比热容来表示物质的吸热能力。
物体吸热多少的影响因素
什么是比热容
知识点
2
定义: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,用符号c表示。
定义式:
单位:
读作:焦耳每千克摄氏度
意义:
反映不同物质的吸、放热本领
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{
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℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。
读作:
物理意义:
l
一些常见物质的比热容
物 质 比热容c/[J·(kg・ ℃)-1] 物 质 比热容c/[J·(kg・ ℃)-1]
水 4.2 x 103 铝 0.88 x 103
酒精 2.4 x 103 干泥土 0.84 x 103
煤油 2.1 x 103 铁、钢 0.46 x 103
冰 2.1 x 103 铜 0.39 x 103
蓖麻油 1.8 x 103 汞 0.14 x 103
砂石 0.92 x 103 铅 0.13 x 103
表中数据可以看出,水的比热容是砂石比热容的4倍多。显然,对于质量相等的水和砂石来说,在吸收相等热量的情况下,水的温度上升得少,而砂石的温度上升得多。
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
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。
总结:
如图,人们选择用水给发动机冷却,用水取暖,这是为什么?
水的比较容大,等质量的水和其他物质相比,吸收同样的热量,水的温度升得慢,制冷效果好;降低同样的温度,水放出的热量比较多,取暖效果较好。
观察与思考
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如图,水稻是喜温作物,在每年三、四月份育秧时,为了防止霜冻,傍晚常常在秧田里灌一些水过夜,第二天太阳升起后,再把秧田里的水放掉,你能解释原因吗?
观察与思考
三、四月份昼夜温差大,夜晚气温降低,在稻田里灌些水,由Q=cmΔt 可知,在夜晚时,水和泥土相比,水的比热容较大,在相同的条件下放出相同的热量,水的温度下降较少,从而使秧苗的温度不至于太低而被冻坏;白天,将水放掉,因为泥土的比热容较小,吸收相同的热量温度升高得较多,有利于秧苗生长。
(1)由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定温度,吸收(或放出)的热量很多,有利于作冷却剂或用来取暖。
(2)由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气温。
归纳与小结
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课程讲授
比热容的应用
水对气候具有调节作用
沿海水多,内陆砂石、泥土多,水的比热容比泥土、砂石的大,白天当它们吸收相同的热量后水温升高较小,砂石、泥土的温度升高较大;而夜晚放出相同的热量后砂石、泥土又会降得较多。
课程讲授
热量的计算
Q吸=cm(t2-t1)或 Q吸=cmΔt
Q放=cm(t1-t2)或 Q放=cmΔt
注意:
在解题、审题的过程中,要注意文字叙述中“升高到、降低到”对应的是物体的末温(t2);而“升高、升高了、降低、降低了”对应的是温度的改变量(Δt)。
公式适用于物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算。
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课程讲授
热量的计算
例1 质量为2kg的砂石,温度从10 ℃升高到20℃,吸收了多少热量?
温度的变化量
课程讲授
热量的计算
温度的变化量
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课程讲授
热量的计算
解:由 Q吸=cmΔt 可得
由于 Δt = t末-t初
所以 t末= t初+ Δt = 20℃ + 30℃ = 50℃
课程讲授
热量的计算
高温物体
低温物体
热量
放出热量Q放
吸收热量Q吸
最终:两个物体温度相等
达到了“热平衡”
1.若高温物体放出的热量全部被低温物体吸收,则有 Q吸 = Q放。
2.若此过程中有热量损失,则有 Q放 = Q吸+ Q损。
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热量的计算
小惠要用热水加热一袋牛奶,为了使这袋牛奶的温度由10 ℃升高到40 ℃,不计热量损失她至少要用70 ℃的热水多少千克?
250g
(243mL)
如果知道某物体的质量为m,比热容为c,温度的变化量为△t,根据物质比热容的定义可计算出该物体吸收或放出的热量为:
物体升温吸热时:
物体降温放热时:
根据公式 可知
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Q吸=cm(t-t0)
区分物体温度升高了和升高到:
例:升高了70℃
例:升高到50℃
指温度变化量Δt = 70℃
指末温是 t = 50℃
公式推导:
讨论 :
(1)汽车发动机为何用水来冷却?
(2)冬天的散热器(俗称暖气片)为何用热水供暖?
答:(1)这是因为水的比热大。与其它物质相比在升高相同温度时,水吸收的热量多,冷却效果好。
(2)这是因为水的比热大。与其它物质相比在降低相同温度时,水放出的热量多,供热效果好。
(3)为了保护秧苗不受冻,傍晚向秧田里多灌些水,这是为什么?
答:这是因为水的比热比较大,夜间放出相同的热量时水的温度变化小,秧田的温度不致降低太多,秧苗就不致冻坏。
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3、在质量为300g的铝壶里装了1.5kg、20℃的水,问在标准大气压下烧开这壶水需要吸收多少热量?[C铝=0.88×103J/(kg• ℃)]
Q吸铝=C铝m 铝(t-t0 )
= 0.88×103J/(kg• ℃)× 0.3kg ×(100℃- 20℃)
=2.112×104J
已知:
求:
解:
c水=4.2×103J/(kg·℃), C铝=0.88×103J/(kg· ℃)
m水=1.5kg,m铝=0.3kg,t0=20℃,t=100℃
Q总
Q吸水= C水m水 (t-t0)
= 4.2×103J/(kg• ℃)× 1.5kg ×(100℃- 20℃)
=50.4×104J
Q总=Q吸铝+Q吸水
= 2.112×104J+ 50.4×104J
≈ 5.3×105J
答:这壶水需要吸收5.3×105J热量.
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本节小结
一、影响物体吸热(或放热)多少的因素:
①物体的质量; ②温度变化量; ③物质的种类
二、比热容:
2、水的比热容大在生活、生产中的应用
1、定义: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,叫做这种物质的比热容,用符号c表示,单位:J/(kg·℃)
①用冷水冷却物体
②热水供暖
③调节气候
三、热量的计算:
Q吸=Cm△t=Cm(t-t0)
Q放=Cm△t=Cm(t0-t)
课堂小结
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
1.以下四种现象中,与水的比热容有很大关系的是( )
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 D
A
B
C
D
课堂巩固
2、比热容是物质的一种属性,与 及 有关,与物体的质量、升高的温度、吸、放热情况等 (有关或无关)
物质的种类
状态
无关
3.关于比热容,下列说法正确的是( )
A.温度越高,比热容越大
B.物质放热越多,比热容越大
C.物质的质量越大,比热容越小
D.物质的比热容与质量和温度无关
D
利用思维导图整合零散知识。特别是能量转换的效率问题。物理思维的培养需要长期积累。物理实验的家庭版本,物理现象背后的原理分析要在物理学习过程中,包括光的反射和折射规律。将物理知识编成记忆口诀。可以制作公式手册随身携带。建立正确的物理观念很重要。收集典型例题归纳解题方法,建立物理模型简化问题,利用思维导图整合零散知识。用不同颜色标注重点内容。分组讨论解决疑难问题,如滑轮组机械效率计算。
4.烧杯中装有酒精,现用去一半,则剩余酒精的下列物理量中,发生改变的是( )
A.质量 B.密度 C.比热容 D.沸点
A
5、经常下厨的小关发现,同时用相同的燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油,油的温度总是升高得快些。这是因为( )
A.水的比热容小,吸热后温度升高得快
B.油的比热容小,吸热后温度升高得快
C.在相同的时间内,水吸收的热量较多
D.在相同的时间内,油吸收的热量较多
B
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6:假如有质量均为2kg的沙子和水,它们都吸收了7.36×104J的热量,升高的温度各是多少?
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