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模块一　声、光、热
第9讲
比热容
新课标 内容要求 1.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种基本属性，是反映物质的吸、放热能力的物理量。
2.通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象。
【教材导航】 人教教材九年级P11～15；粤沪教材九上P31～35
1.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。
2.单位：〔1〕 　J/（kg·℃）　 。
3.水的比热容：
（1）数值：c水＝〔2〕 　4.2×103 J/（kg·℃）　 。
（2）意义：1 kg水温度升高（或降低）1 ℃所吸收（或放出）的热量为4.2×103 J。
（3）水的比热容大这一性质的应用：“暖气”取暖用水作为介质、机器中的冷却水循环系统等。
J/（kg·℃）
4.2×103 J/（kg·℃）
5.比热容是物质的一种性质。不同的物质，比热容一般不同。比热容还与物质的〔4〕 　状态　 有关，与质量、温度等无关。
状态
4.计算物体吸、放热的公式是〔3〕 　Q＝cmΔt　 。
Q＝cmΔt
1.（改编自人教教材九年级P12　小资料）下表列出了一些物质的比热容，根据表中数据，可知（　D　）
物质 水（液态） 煤油（液态） 色拉油（液态） 冰（固态） 沙石（固态）
比热容c/[J/（kg·℃）] 4.2×103 2.1×103 1.97×103 2.1×103 约0.92×103
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、沙石吸收相同热量，水升高温度较少
D
2.（改编自人教教材九年级P14　T1）下列关于比热容的说法错．误．的是（　D　）
A.水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），意义是1 kg的水温度升高1 ℃，吸收的热量是4.2×103 J
B.水的比热容与冰的比热容不同，说明比热容与物质的状态有关
C.不同的物质，比热容一般不同
D.物体的质量越大，比热容越小
3.（改编自人教教材九年级P15　T2）质量和初温都相等的铝块和铜块（c铝＞c铜），放出相等的热量后，则（　A　）
A.铝块的温度高 B.铜块的温度高
C.两者温度相等 D.无法判断
D
A
4.（改编自人教教材九年级P11　实验）为了比较不同物质的吸热本领，用如图甲、乙所示的实验装置进行实验。根据实验数据绘制水和食用油的温度随加热时间变化的图象，如图丙所示。则下列说法中正确的是（　D　）
A.实验中用相同的电加热器，目的是保证水和食用油的温度变化相同
B.实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少
C.由图丙可知，升高相同温度，食用油所需加热时间较短，所以比热容大
D.由图丙可知，升高相同温度，水所需加热时间较长，所以比热容较大
D
5.（改编自人教教材九年级P13　想想议议）北方楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的 　比热容大　 ；质量为1 t的沸水放出2.1×108 J热量后温度降低 　50　 ℃；暖气能使室内空气温度升高，内能增加，这是通过 　热传递　 的方式实现的。[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）]
比热容大
50
热传递
实验7　比较不同物质吸热的情况
为了探究物质a和b的吸热情况，李明同学设计了下面的实验：
　　
（1）为了完成实验，你认为他应该在甲、乙、丙中选择 　甲、乙　 两个装置。图中加热源的规格是 　相同　 （填“相同”或“不同”）的。
甲、乙
相同
（2）除了图中的器材外，还需要的测量仪器是 　停表　 。在组装器材时，应该按照 　自下而上　 （填“自下而上”或“自上而下”）的顺序。
（3）实验时，a、b两种物质的质量 　需要　 （填“需要”或“不需要”）相等，通过 　加热时间　 （填“温度计示数”或“加热时间”）来反映物质吸收热量的多少。
停表
自下而上
需要
加热时间
（4）每隔相同的时间读出液体a和b的温度，并记录下来，得到的数据如下表所示：
时间/s 0 2 4 6 8 10
Ta/℃ 5 10 15 20 25 30
Tb/℃ 5 15 25 35 45 55
答图
请在图戊的直角坐标系中作出a、b的温度Ta、Tb随时间变化关系的图象。
①分析表格和图象可知，质量相同的液体a和b，加热相同的时间，液体 　b　 升温快；
②分析表格和图象还可以看出，质量相同的液体a和b，升高相同的温度，液体 　a　 吸热多。
（5）李明在实验时，发现邻组的小龙的实验装置如图丁所示，该装置的优点是 　能够更好地保证在相同时间内a、b两物质吸收的热量相等　 。
b
a
能够更好地保证在相同时间内a、b两物质吸收的热量相等
时间/s 0 2 4 6 8 10
Ta/℃ 5 10 15 20 25 30
Tb/℃ 5 15 25 35 45 55
疑难点1　 如何根据图象比较吸热能力
1.如图所示是“用传感器比较不同物质的比热容”实验装置，通过温度传感器测量相等质量的甲、乙两种液体温度变化的情况，两种液体的温度随时间变化的关系图象如图乙所示。下列有关说法中正确的是（　D　）
D
A.整个加热过程中，没有热量损失
B.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
C.加热相同的时间，甲液体升高的温度等于乙液体升高的温度
D.升高相同的温度，两种液体吸收的热量一定不同
【突破指引】在分析两种物质的温度随时间变化的图象时，分析依据是公式Q＝cmΔt。图象中时间轴对应的是吸收或放出热量Q；根据温度轴可以分析温度的变化Δt。当温度变化Δt相同时，加热时间长即Q大，则比热容c大，吸热能力强；或者Q相同即加热时间相同时，温度变化Δt小的，则比热容c大，吸热能力强。
2.用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法中正确的是（　D　）
A.A的比热容与B的比热容之比为1∶2
B.A的比热容与B的比热容之比为2∶3
C.加热相同时间，B吸收热量比A吸收热量多
D.A和B升高相同的温度，A吸收热量较多
D
疑难点2　 如何计算热效率
3.某家用的燃气热水器，将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃，完全燃烧了0.21 m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤气的热值为4×107 J/m3。求：
（1）煤气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
解：（1）煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝Vq煤＝0.21 m3×4×107 J/m3＝8.4×106 J
（2）水吸收的热量
Q吸＝c水m水（t末－t初）＝4.2×103 J/（kg·℃）×20 kg×（60 ℃－10 ℃）＝4.2×106 J
（3）热水器烧水的效率
η＝×100%＝×100%＝50%
答：（1）煤气完全燃烧放出的热量为8.4×106 J；
（2）水吸收的热量为4.2×106 J；
（3）该热水器烧水的效率为50%。
【突破指引】燃料燃烧所放出的热量Q放为总能量，被加热液体升温吸收的热量Q吸为有用能量。若假设燃料燃烧所放出的总热量全部被液体吸收，则加热效率为100%，即Q放＝Q吸；若热量有损失，则根据η·Q放＝Q吸进行计算。
4.（2020·安徽）某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100 kg的水从18 ℃加热到58 ℃。若天然气完全燃烧放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气 　0.6　 m3。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q天然气＝4.0×107 J/m3]
0.6
考向1　 探究物质吸热能力实验
1.（2022·常州）小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。
加热时间/min 0 1 2 3 4 5
温度/℃ 沙子 18 22 29 37 45 —
水 18 19 21 23 25 27
（1）在两个相同的易拉罐内分别装入初温、 　质量　 相同的沙子和水。
（2）用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌。搅拌的目的是 　让物质受热均匀　 。测得实验数据如表格所示。
（3）5 min时，温度计显示沙子的温度如图丙所示，其读数为 　52　 ℃。
（4）加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收的热量比水吸收的热量多，该观点 　错误　 （填“正确”或“错误”）。
（5）分析数据可得沙子的比热容 　小于　 （填“大于”“小于”或“等于”）水的比热容。
质量
让物质受热均匀
52
错误
小于
2.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，小华用两个相同的容器（图中用虚线框表示）分别装入质量相等的A、B两种液体，用相同的装置加热。
（1）本实验中盛放液体的容器选择 　易拉罐　 （填“烧杯”或“易拉罐”）效果较好。
易拉罐
（2）两种液体吸收热量的多少可通过 　加热时间　 （填“温度计示数变化”或“加热时间”）比较。
（3）根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，分析图象可知：A和B两种液体的比热容之比为 　2∶1　 ；若想自制一个暖手袋，则应选择 　A　 （填“A”或“B”）作为供热物质。
加热时间
2∶1
A
考向2　 比热容
3.改编（1）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 　甲　 液体升高的温度较多；两者比较， 　乙　 液体更适合作汽车的冷却剂。
（2）如果汽车散热器中装有5 kg的水，在温度升高20 ℃的过程中，水吸收的热量为 　4.2×105　 J。[已知c水＝4.2×103 J/（kg· ℃）]
甲
乙
4.2×105
（3）“早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜”是对大漠气候的生动描写，而沿海地区昼夜温差则不大，这是由砂石与水的比热容不同造成的。已知砂石和水的比热容之比为1∶4，砂石和水的密度之比为3∶2。当相同体积的砂石和水吸收相同的热量时，它们升高的温度之比为 　8∶3　 。
（4）在生产和生活中，常见到“水的比热容大”这一特性的应用情景，下列事例中与这一特性无．关．的是（　A　）
A.夏天在房间内洒水降温 B.用循环水冷却汽车发动机
C.让热水流过散热器供暖 D.沿海地区昼夜温差较小
（5）质量和温度都相同的一块铜块和一杯水，吸收相等的热量后，把铜块投入水中，那么（　B　）
A.热量一定由水传给铜块 B.热量一定由铜块传给水
C.铜块和水之间没有热传递 D.条件不足，无法判断是否发生热传递
8∶3
A
B
考向3　 热量计算
4.（2022·枣庄）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7×106 J的太阳能，若热水器吸收8 h的太阳能，可以使质量为100 kg的水温度升高50 ℃。已知水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q＝3.5×107 J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率。
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气？
解：（1）水吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J
（2）太阳能热水器在8 h内吸收的热量
Q吸总＝8×7.0×106 J＝5.6×107 J
所以，太阳能热水器的效率
η＝×100%＝×100%＝37.5%
（3）若这些热量由天然气提供，则Q放＝Q吸＝2.1×107 J
则所需天然气的体积V气＝＝＝0.6 m3
答：（1）水吸收的热量为2.1×107 J；
（2）该太阳能热水器的效率为37.5%；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供则需要0.6 m3的天然气。

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