10.1 热量 比热容 课件-2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级上册

第1节　热量　比热容 义务教育教科书（五·四学制） 物理 九年级 上册 18世纪初到19世纪中叶，热机的出现和广泛使用促进了工业的迅速发展。热机的工作过程涉及内能及其转化。本章我们将学习热机所涉及的物理学基础知识。 通过本章内容的学习，你将了解热量、比热容、内能和热值等基本概念，知道热机的工作原理；感受热机的发明对提升社会生产力的作用和影响，增强节能和环保的意识；初步形成能量观念。 盛夏时节，烈日暴晒下的海水和沙子的温度都会升高。当你赤足漫步在海滩（图10-1-1）时，一定会感觉到沙子比海水的温度更高。为什么我们会有这种感受呢？ 什么是热量？ 能量从温度高的太阳辐射到温度低的沙子，又从沙子传导到温度更低的脚底，这些都是热传递现象。在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少称为热量（heat）。热量通常用Q表示。在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号是J。 夏日的海滩炽热滚烫，为什么穿着拖鞋踩在炽热沙子上却感觉不到烫脚呢？ 如图10-1-2所示，将粗细、长度均相同的木棒和铜棒安装在金属支架O处，然后在这两根棒上与O距离相同的位置处分别用凡士林粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 自主活动 图10-1-2　比较不同物质的导热性 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性强。 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等物质容易导热，塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。 如图10-1-3所示，水壶的把手用塑料制成，可以防止提起水壶时手被烫伤。壶身则用容易导热的金属制成，可以将炉火的热量更快地传递给壶中的水。 图10-1-3　烧水壶 物质的吸放热与哪些因素有关？ 烧水时，加热时间越长，水吸收的热量就越多，水温就越高。即质量相同时，温度升高得越多，水吸收的热量就越多。烧开一壶水比烧开半壶水所需时间长，说明升高相同的温度，水的质量越大，吸收的热量越多。 相同的日照时间，海水升温少，沙子升温多，这是什么原因呢？ 如图10-1-4所示，利用红外加热器、温度传感器、电子天平、搅拌器、烧杯等器材，测量质量相同的水和干燥砂石吸收热量后温度变化的相关数据。加热器在相同时间放出的热量相等。 设计表格并将水和干燥砂石在加热过程中的温度与加热时间记录在表中，或者描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像。 根据数据或图像所反映的情况讨论水和干燥砂石吸热性质的差异。 自主活动 图10-1-4 实验装置 在上述实验中，要使质量相同的水和砂石升高相同的温度，水需要加热的时间长，说明水吸收的热量更多。同样，质量相同的水和砂石降低相同的温度，水放出的热量也比砂石多。 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。 拓展视野 相对于固体和液体，气体的比热容更加复杂。当气体的压强一定时，吸收的热量不仅会导致气体温度升高，气体的体积也会膨胀；当气体的体积一定时，吸收的热量仅导致气体温度升高。所以，气体压强一定时的比热容比体积一定时的比热容大。 如何描述不同物质吸放热的性质？ 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。 一定质量的某种物质，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）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容（specific heat capacity）。比热容用c表示，单位是焦/（千克·摄氏度），符号是J/（kg·℃）。 与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。如果用m表示物质的质量，Δt 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 c= Q mΔt 表10-1-1给出了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 4.2×103 铝 0.88×103 酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103 煤油 2.1×103 铁 0.46×103 冰 2.1×103 铜 0.39×103 砂石 0.92×103 汞 0.14×103 表10-1-1 一些常见物质的比热容 示例·将2 kg水从15 ℃加热到25 ℃，水的比热容c水= 4.2× 103 J/（kg·℃）。问： （1）水吸收了多少热量？ （2）砂石的比热容c砂= 0.92×103 J/（kg·℃），如果这些热量被质量相同的砂石完全吸收，砂石的温度升高多少？ 解：（1）设水的质量为m水，其升高的温度为Δt水。在题设过程中，水吸收的热量 Q水吸 = c水m水∆t水 = 4.2×103 J/（kg·℃） ×2 kg× （25 ℃-15 ℃） = 8.4×104 J （2）由题意可知，砂石所吸收的热量 Q砂吸 = Q水吸 = 8.4×104 J m砂 = 2 kg的砂石吸收相同热量后的温度变化 = 8.4×104 J 0.92×103 J/（kg·℃）×2 kg Δt砂= Q砂吸 c砂m砂 ≈ 45.7 ℃ 想一想 同一天上海的日温差比新疆库尔勒小（图10-1-5），你能用比热容的知识解释这一现象吗？ 图10-1-5 上海与新疆库尔勒同日温差对比 2021年10月1日，上海22～31 ℃ 2021年10月1日，新疆库尔勒10～27 ℃ 水的比热容相对较大，水的这一热学特性有许多实际应用。 夏季，城市道路通过洒水降温，这是因为水蒸发时要吸收热量。同时，由于水的比热容较大，路面上的水在温度升高时，会吸收大量的热量。 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。 汽车发动机及发电厂发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液（图10-1-6），可以大量吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 图10-1-6　汽车发动机常用乙二醇水溶液作冷却剂 我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。水在液冷服内部管道中的循环流动，使航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用（图10-1-7）。 图10-1-7　航天员身着“飞天”航天服进行舱外作业 1.关于热量的说法，正确的是（ ） A. 高温物体含有的热量多 B. 热量是物体内能转移的量度 C. 物体温度越高，吸收热量越多 D. 热量与物体质量无关 课堂练习 答案：B 解析：热量是热传递过程中内能转移的量度，不是物体固有的属性（A错误）；物体吸热与温度变化、质量、比热容均相关（C、D错误）。 2.比热容的定义是（ ） A. 单位质量的物质温度升高1℃吸收的热量 B. 物质吸收热量的能力 C. 物质温度变化的快慢 D. 物质的热传递效率 课堂练习 答案：A 解析：比热容的物理意义是 单位质量物质升温1℃所需的热量，是物质的特性。 3.质量相同的铜块和铝块（ ）吸收相同热量后（ ） A. 铜块升温更多 B. 铝块升温更多 C. 两者升温相同 D. 无法比较 课堂练习 答案：A 解析：由 可知，比热容小的物质（铜）相同热量下温度变化更大。 4.沿海地区昼夜温差小于内陆，主要因为（ ） A. 海水密度大 B. 水的比热容大 C. 海水流动性强 D. 水蒸发吸热 课堂练习 答案：B 解析：水的比热容大，吸放热时温度变化小，调节气候温差。 5.发动机用水冷却而非油，是因为水的（ ） A. 沸点高 B. 比热容大 C. 导热性好 D. 密度大 课堂练习 答案：B 解析：比热容大意味着相同质量升温时吸热更多，冷却效果更好。 6.比较水和煤油吸热能力的实验中，需控制相同的变量是（ ） A. 初温和质量 B. 加热时间和末温 C. 物质种类和体积 D. 热源和容器 课堂练习 答案：A 解析：实验需用 控制变量法，保持质量、初温、加热条件相同，比较升温或吸热时间。 7.实验发现：等质量的水和煤油，加热相同时间，煤油升温更快。说明（ ） A. 煤油吸热能力强 B. 水的比热容小 C. 煤油的比热容小 D. 水的导热性差 课堂练习 答案：C 解析：相同吸热时升温快，表明物质吸热能力弱（比热容小）。 课后思考 1. 海陆风是出现于近海地区具有日周期性的地域性气流。昼夜交替过程中，海洋与陆地间的温差导致近地面大气密度和气压的差 异。这种差异使气流由高压（低温）区域向低压（高温）区域运动。 （1）在图10-1-8的虚线框内用箭头表示白天海陆风的风向，并简述理由。 （2）海陆风在白天和夜晚的风向会发生周期性的变化，简述理由。 图10-1-8 2. 某袋装牛奶的标签上标明牛奶质量为200 g，整袋牛奶从10 ℃加热至50 ℃，需吸收多少热量？［牛奶的比热容为2.5×103 J /  （kg·℃）］ 3. 某同学在实验室利用加热器完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图像（图10-1-9）。实验时，冰的质量为0.5 kg，若相同时间内水和冰吸收的热量相同，且冰熔化成水的过程中质量保持不变。已知水的比热容为4.2×103 J/ （kg·℃）。求： 图10-1-9 （1）水在CD段吸收的热量。 （2）冰的比热容。 主题学习：水与热机 1 核电站机组工作时会释放巨大的热量，需要大量的冷却水来降温。冷却水一旦断供，反应堆堆芯会因过热而熔融，导致放射性物质逸出。因此，核电站通常建在海边，可利用海水对反应堆进行间接冷却。 （1）假如在反应堆冷却过程中，500 t海水的温度从16 ℃升高到76 ℃，估算海水吸收的热量。（已知海水的比热容与水接近） （2）为什么核电站选择海水作为冷却剂？ 谢谢观看 Thank you $