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第3节比热容
第十三章 内能
学
习
目
标
导入新课
烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，但海水却仍然暖暖的。
同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？
[实验目的]
比热容
实验 比较不同物质吸热的情况
比较不同物质的吸热情况。
[实验导览]
加热相同质量的食用油和水，每隔两分钟测量并记录他们的温度。
方案1：选取质量相同的不同物质，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领强。
方案2：选取质量相同的不同物质，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度，温度升高小的物质吸热本领强。（拓展）
吸热本领强的物质，温度不易改变。
[实验仪器]
比热容
利用电加热器（相同规格）来加热水和食用油。电加热器每秒放出的热量是一定的，当它浸没在液体中时，可认为液体每秒吸收的热量相同。
[实验方法]
比热容
①控制变量法：控制水和食用油的质量、吸收的热量相同，通过温度变化量的不同来说明说明水和食用油的吸热本领不同。
②转换法：吸收热量的多少无法直接观察，但相同规格的电热器每秒放出的热量是相同的，通电时间越长，放出的热量越多。不计热量损失，放出的热量全部被吸收，故物质吸收热量的多少可以转化成加热时间的长短。
[实验步骤]
比热容
1.用托盘天平称取相同质量的食用油和水。它们的质量都为200g。
2.将两个相同规格的电加热器放入油和水中。
3.把两个相同的温度计同时插入油和水中。
4.记录油和水的初始温度。（室温）
温度计液泡要完全浸没在液体中，且不能触碰容器底和容器壁
5.把加热器电源插入插座中并开始计时，每隔两分钟观察一次温度变化，将测量的温度记录到表格中。
6.通过实验数据进行实验分析，得出实验结论。
[实验步骤]
比热容
[实验数据]
比热容
[实验结论]
不同物质，在质量相等，升高温度相同时，吸收的热量不同。
比热容
例题1
1.在“探究比较不同物质的吸热的情况”实验中，实验装置如图所示。
（1）除图中的器材外，本实验还缺少的实验器材是_________。实验中应该取质量_________（选填“相等”或者“不相等”）、初温相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热，实验数据记录如表：
秒表
相等
（2）实验中，可以通过_________（选填“升高温度”或者“加热时间”）来比较两种液体吸收热量的多少。
（3）分析实验数据可知：当它们升高相同温度时_________（选填“甲”或“乙”）液体需要吸收的热量更多，当它们吸收相同的热量时，_________（选填“甲”或“乙”）液体升温更高。
温度/℃ 20 30 40 50
加热时间/s 甲 0 40 82 126
乙 0 18 40 64
例题1
加热时间
甲
乙
（4）若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂，_________（选填“甲”或“乙”）更合适作冷却剂。
（5）在这个实验中用到了两种实验方法，分别是_____ ____和_________。
例题1
甲
控制变量法
转换法
解析：
（1）[1]比较不同物质的吸热的情况，可采用相同的加热器对质量相等的不同物质加热相同时间，比较它们升高的温度，温度升高得少的吸热本领强；也可以比较它们升高相同温度所需要的时间，所需时间越多的，吸热本领越强。所以除了图示的器材，还需要秒表来记录加热时间。
[2]液体的质量不同，吸收的热量也不同，为了比较不同物质的吸热本领，实验中应控制两种液体的质量相等。
（2）[3]实验中采用相同的加热器加热，相同时间液体吸收的热量相同，所以通过加热时间来比较两种液体吸收热量的多少。
（3）[4][5]由表中数据可知，升高相同的温度，甲液体的加热时间更长，甲液体吸收的热量更多，如果吸收相同的热量，则乙液体的温度更高。
（4）[6]汽车发动机的冷却剂需要吸热能力强的物质，由实验结果可知，甲物质的吸热能力更强，更适合作冷却剂。
（5）[7][8]实验中将物质吸收热量的多少转换成了加热时间，用到了转换法；同时影响物体吸热多少的因素有多个，实验时还用到了控制变量法。
例题1
怎样表示不同物质这种性质上的差别呢
物理学中引入了 这个物理量。
1.定义：
2.符号：
3.表达式：
比热容
C=
吸收（或放出）的热量
单位：焦耳（J)
质量
单位：千克（Kg)
升高（或降低）的温度
单位：摄氏度（°C)
比热容
比值定义法
比热容
一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。
c
变形式理解比热容：
①由变形式Q= cm△t可知,质量相等的不同物质,温度变化量相同时,比热容大的吸收(或放出)的热量多。
②由变形式=可知,质量相等的不同物质,吸收(或放出)相同的热量时,比热容大的温度变化量小。
比热容还反映了物质温度改变的难易程度,比热容大的物质温度较难改变,比热容小的物质温度较易改变.因此，比热容大的物质对调节温度有很好的作用
比热容反映了物质吸、放热本领的强弱,比热容大表示物质的吸、放热能力强,比热容小表示物质的吸、放热能力弱.
比热容
③由变形式=可知,不同的物质,在吸收(或放出)的热量与温度变化量相同时,比热容大的质量小.
4.单位: ，单位符号: 。
5.物理意义：
比热容
如水的比热容是4.2×103J/(kg·°C)，其物理意义是：
注意括号不能漏掉，漏掉会使意义发生变化
焦每千克摄氏度
J/(kg·°C)
单位质量的某种物质，温度降低1°C所放出的热量，与它温度升高1°C所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。
质量为1Kg的水，温度升高（或降低）1°C时所吸收(或放出)的热量为4.2×103J
6.理解比热容：
比热容是反映物质自身性质的物理量。其大小与物质的种类和状态有关。对于同种物质而言，状态不变时，其比热容是一定的，也就是说，比热容的大小与物体的质量、吸收热量的多少、温度变化量等因素无关。不同的物质，比热容一般不同。
相同条件下一杯水和一桶水比热容相同。
如冰和水的比热容不同。
如杯热水和一杯冷水，比热容是相同一的。
比热容
2.据 ，关于同一种物质的比热容c，下列说法正确的是（　　）
A．若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍
B．若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍
C．若质量增大一倍，则比热容减至一半
D．比热容的大小与质量大小无关
例题2
解析：比热容是物质本身的一种特性，与物体吸收的热量、温度变化、质量等因素无关，只与物质种类和状态有关；所以，同一种物质，无论质量多大，比热容都一样；故ABC错误，D正确。故选D。
D
比热容
常见物质中，水的比热容最大，要记住水的比热容
比热容
从表中可以看出，水的比热容 。当环境温度变化较快的时候，水的温度变化相对 。生物体内水的比例很 ，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成严重损害。水的比热容是沙石的 倍多。质量相同的水和沙石，要使它们上升同样的温度，水会吸收 . 的热量；如果吸收或放出的热量相同，水的温度变化比沙石 得多。
较大
较慢
4
高
更多
小
夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了许多热量，但是由于它的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，海边的气温变化也不会很大。而在沙漠，由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大。
比热容
比热容
水的比热容大的应用
我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。用水做输运能量的介质有什么好处？生活中、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？
由于水的比热容大,等质量的水相对于煤油、酒精等其他常见液体而言,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量更多,用水做吸、放热介质有明显的优势。在同等条件下,用水做介质能从燃料处获得更多的热量,进入暖气片时对外释放的热量也更多,所以用水做介质效果更好。生活中往往用热水袋取暖；汽车、发电厂的发动机也常用水做冷却剂等等.
比热容
例题3
3.在烈日当空的海边玩耍，你会发现沙子烫脚，而海水却是凉凉的，这是为什么？
答：与同质量的海水相比，沙子的比热容较小，吸收相同热量时，沙子的温度升得快，海水的比热容大，温度升高的慢，所以沙子烫脚，而海水却是凉凉的。
4．为了比较A、B两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法中正确的是（　　）
A．A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为
B．A、B两液体的比热容之比为
C．B液体的吸热能力比A液体的强
D．A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
例题4
D
例题4
比热容
拓展性实验 用传感器比较不同物质的比热容
5．如图1所示，在比较“不同液体吸热本领大小”的实验中，小虎将两支温度传感器和两个相同的试管（分别盛有初温相同、质量相同的甲、乙两种液体）分别固定在铁架台上，两个试管放入同一个红外加热器中，两个温度传感器的探头部分与两试管内的液体接触良好，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接，对两试管内的液体加热。这两种液体在沸腾前，在计算机上得到图2所示的温度一时间实验图线。
例题5
（1）如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量______（填“相同”或“不同”）；如果加热时间相同，甲液体吸收的热量______乙液体吸收的热量（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（2）分析图2可知______（选填“甲”或“乙”）液体的比热容大；
（3）通过测量液体的质量并读取红外加热器释放的热量计算出液体的比热容______（选填“大于”、“等于”或“小于”）其真实值。
例题5
不同
等于
乙
不同
（4）如图3是某一沿海城市和某一内陆城市年气温变化曲线，从图像可以看出，在一年中，曲线a所示的城市气温变化较______（选“大”或“小”），根据上面探究过程中所获得的知识可知，曲线a表示的是 ______（选“沿海”或“内陆”）城市的年气温变化曲线。
例题5
内陆
大
例题5
解析：（1）[1][2]如果升高相同的温度，加热时间不同，如下图所示，根据转换法，
两种液体吸收的热量不同；如果加热时间相同，根据转换法，甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量。
（2）[3]比较“不同液体吸热本领大小”的实验中，采用的是控制变量法，需要控制两种液体的质量是相同的；实验中用相同的加热器加热，如果加热时间相同，甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量；由图可知，升高相同的温度，乙的加热时间长，则甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量，说明乙液体的比热容大。
（3）[4]在实验的过程中，红外加热器消耗的电能转化为的内能，并不全部给了液体，通过测量液体的质量并读取红外加热器释放的热量计算出液体的比热容时，热量结果偏大，根据Q=cmΔt可知，测量值要大于真实值。
（4）[5][6]由图丙气温变化曲线得出，a城市最高、最低气温差比b所示的城市的大；沙石的比热容比水小，在吸收或放出相同的热量时，温度变化值比较大，所以曲线a表示的是内陆城市的年气温变化曲线。
例题5
热量的计算
吸热公式：Q吸=cm(t-t0)
放热公式：Q放=cm(t0-t)
吸收的热量
单位：焦耳（J)
质量
单位：千克（Kg)
初始温度（初温)
单位：摄氏度（°C)
比热容
单位：J/(kg·°C)
放出的热量
单位：焦耳（J)
末温度（末温)
单位：摄氏度（°C)
1.计算热量的公式
如果用△t表示升高或降低的温度，即温度的变化量，则吸热和放热公式可以统一为Q=cm△t
使用计算热量的公式注意事项：
①公式中各物理量应统一为国际单位。
②公式只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。
③审题时要注意“温度升高到”和“温度升高了”的区别.“升高到”是指物体的末温,“升高了”是指温度的变化量.
热量的计算
例题6
拓展：热平衡方程
当两个温度不同的物体相互接触时会发生热传递,高温物体放出热量,温度降低,低温物体吸收热量,温度升高。如果没有热量损失,则高温物体降温放出的热量等于低温物体升温吸收的热量,即Q放=Q吸。
热量的计算
例题7
7．有一根烧红的铁钉，温度是820℃，质量是2×10﹣3kg，将它投入到某种液体中，该液体的初温是10℃，质量是36.8g，铁和液体的温度达到20℃后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失，铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃）。计算：
（1）铁钉放出的热量；
（2）该液体的比热容？
例题7
课堂小结
13.3
比热容
实验
比较不同物质的吸热情况
比热容
热量的计算
吸热公式：Q吸=cm(t-t0)
定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。
表达式：C=
影响因素：物质的种类和状态
一般式：Q=cm△t
放热公式：Q放=cm(t0-t)

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