内容正文:
第十四章 内能与热机
第二节 物质的比热容
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预习清单
1.物理学规定: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_______与它的______和升高(或降低)______的乘积之比。
2.比热容用字母___表示,其常用单位是_________。
3.质量相同的不同物质,当吸收或放出相同热量时,比热容______的物质温度变化较小。
热量
质量
温度
c
J/(kg·℃)
大
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炎炎夏日,在同样的日照条件下,白天,海滩上的沙子热得烫脚,海水却很凉爽。傍晚,沙子很凉,海水却暖暖的。为什么?
一、探究物质吸热或放热规律
课程讲授
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1.提出问题:生活中,我们常用热传递的方法来加热物体。提出下列问题引发学生思考讨论:
(1)烧开一壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗?
(2)把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗?
(3)把质量相同的不同物质升高相同的温度,需要的热量一样多吗?
2. 探究物质吸热或放热规律过程:
(1)阅读课本P41“做中学”部分。交流讨论问题:
①为什么要用相同的烧杯?
②为什么要取相同质量的水和煤油?
③为什么要用同样的电加热器?
忽略烧杯吸收热量对实验影响
控制变量,忽略液体质量对实验影响
转换法;其转换关系如下:
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转化推理过程:
相同规格的加热装置
供热能力相同
相同时间
物质吸收的热量相同
放出热量相同
不同时间
放出热量不同
物质吸收的热量不同
不易测量
容易观察
转化法
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(2)分组讨论设计实验方案,汇报后听老师点拨完成:
①取相同质量的水和煤油分别倒入两只烧杯中,按课本P40图 14—12组装实验器材。
②观察并记录加热前两种物水和煤油的初温t1。
③接通电源,同时给两种物质加热,每隔一定时间(如2min)观察并记录所用加热时间及液体温度。
④持续合理时间后停止实验,将用过的煤油和水倒在指定的器皿内,整理好实验器材。
2.设计实验
(3)为何选用相同电加热器?
答:因为物质吸收热量的多少无法
直接进行量度,故选用完全相同的
电加热器进行加热,通过加热时间的长短来判断物质吸收热量的多少。加热时间相等,吸收热量相同;加热时间越长,吸收热量越多;加热时间越短,吸收热量越少。这里使用了“ ”。
转换法
3.加热与数据采集
学以致用
1.用相同的加热装置对a、b两种物体加热时,它们的温度随时间变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.如果a、b是同种物质,则a的质量更大
B.如果a、b质量相等,则a的吸热能力更强
C.在加热过程中,利用做功的方式改变了a、b的内能
D.温度从T1升高到T2时,a、b吸收的热量Qa<Qb
D
解析 如果a、b是同种物质,加热相同时间即吸收相同的热量时,a物体升高温度更高,所以a的质量更小,故A错误;
如果a、b质量相等,加热相同时间即吸收相同的热量时b物体升高温度较慢,所以b的吸热能力更强,故B错误;
用相同的加热装置对a、b两种物体加热时,a、b两种物体从热源处吸收热量,温度升高,内能增大,是利用热传递的方式改变了a、b的内能,故C错误;
温度从T1升高到T2时,a所用加热时间比b所用加热时间短,即a吸收的热量小于b吸收的热量,即Qa<Qb,故D正确。
一些常见物质的比热容[单位:J/(kg·℃)]
水 4.2×103 蓖麻油 1.8×103 铁、钢0.46×103
酒精 2.4×103 砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
煤油 2.1×103 铝 0.88×103 汞 0.14×103
冰 2.1×103 干泥土 约0.84×103 铅 0.13×103
二、物质的比热容
注意:比热容是物质的一种特性,只与物体的种类和状态有关,而与物体的质量、温度的高低、吸热的多少无关。
知识点1
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1. [原创题]小点同学探究水和食用油的吸热能力。
【实验思路】
(1)老师提醒小点同学可以通过比较________(填“质量”或“体积”)相同的水和食用油吸收相同的热量温度的变化情况来反映物体的吸放热能力。
①可以选取相同的电加热器加热__________,来保证物体吸收的热量相同,用到的物理方法是__________;
②测量温度需要用到__________。
质量
比较不同物质的吸热能力
相同时间
转换法
温度计
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
3.为了反映物质的吸放热本领大小,物理学中引入比热容的概念,已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它所表示的物理意义是_________________________________________________
______________________________。
1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J
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4. [新情境题]2024年6月,嫦娥六号从月球背面带回了1935.3克的背面月壤。在遥远的月球背面,月球车监测发现月球表面昼夜温差达300多摄氏度,说明月面土壤的比热容______(填“较大”或“较小”)。
较小
知识点3
比热容的应用
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为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样?
因为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,但是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。
小结
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。
我们一起来闯关
5.同学们为了“探究物体吸收的热量与物质种类的关系”,利用如图所示的实验装置进行实验,并记录数据如下表所示,请你根据表中的数据回答下列问题:
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
水的温度/℃ 20 22 24 26 28 30 32 34
食用油的温度/℃ 20 24 28 32 36 40 44 48
我们一起来闯关
(1)实验中,除了要在两个相同的烧杯中分别加入相同质量的水和食用油,另外还应选择两个完全相同的电加热器,选择电加热器比选用酒精灯加热更好的原因是 :
;
(2)若使水和食用油升高相同的温度, 需要的加热时间更长, 的吸热本领更强;
(3)图像 (选填①或②)表示的是食用油的温度随时间的变化图像;
(4)根据表格中的数据,可得出食用油的比热容和水的比热容之比是 。
更容易控制被加热物质相同时间内吸收的热量相同
水
水
①
1:2
1.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.海边昼夜温度变化比沙漠中小,适于居住
D.生物体内水的比例很高,有助于调节生物体自身的温度
B
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2.下表列出了一些物质的比热容,分析表中数据,下列说法正确的是( )
物质 水 煤油 色拉油 冰 砂石
比热容[×103 J/(kg·℃)] 4.2 2.1 1.97 2.1 约0.92
A.液体的比热容总比固体的大
B.物质的物态发生变化,比热容不会变化
C.不同物质的比热容一定不同
D.质量相等的水和砂石吸收相同的热量,水的温度变化较小
D
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3.(2025·抚顺一模)热岛效应主要原因是城市建筑群密集,在相同日照的情况下,城市地区升温较____。为减弱城市的热岛效应,我市修建了大量的湿地公园和人工湖,这主要是利用了水的___________的特点。
快
比热容较大
4.甲、乙两种物质质量相同,分别用相同的加热器对两种物质加热,记录的两物质升高的温度与加热时间数据如表中所示,则有:在相同时间内,甲吸收的热量______乙吸收的热量;加热相同的时间,甲升高的温度______乙升高的温度;甲的比热容______乙的比热容。(均选填“小于”“等于”或“大于”)
加热时间/min 1 2 3 4 5 6
升高温度/℃ 甲 1 2 3 4 5 6
乙 2 4 6 8 10 12
等于
小于
大于
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