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13.3　比热容
素养目标
1.能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。
2.通过比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性。
3.能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。
4.会进行简单的热量计算。
◎重点:应用水的比热容大的知识来解释自然现象、解决实际问题。
评价任务
通过任务驱动一完成目标1的学习;通过任务驱动二完成目标2和3的学习;通过任务驱动三完成目标4的学习。
【预习导学】
生活中的物理
新疆塔克拉玛干沙漠虽属温带沙漠,但“早穿棉、午穿纱,抱着火炉吃西瓜”并不是耸人听闻的传说,而是现实的生活画面。如图,午后的气温常升到50 ℃以上,地表气温更是能够达到60 ℃~75 ℃,在铁锹上打上一个生鸡蛋,不到5分钟就能煎熟。但是到了夜晚却很凉爽,气温常会降到0 ℃以下!
问题:你知道这是为什么吗 回答这个问题我们需要掌握以下知识。
重点梳理
知识点一 实验:比较不同物质吸热的情况
1.控制的变量:加热 相同的水和食用油,使它们升高 的温度。
2.结论:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量 。
3.水的比热容大的应用:
(1)水的比热容大,升高(或降低)相同的温度,吸热(或放热) ,所以发动机用水冷却、暖气用水作媒介。
(2)水的比热容大,温度变化 ,可调节温度,海边的昼夜温差比内陆的小。
【答案】(1)质量和初温　相同
(2)不同
(3)①多
②小
对点自测
1.为探究不同物质的吸热能力,选取质量和初温均相同的不同物质A和B,用 的加热器同时加热相同的时间,在实验中必须使用的测量工具有停表和 。
【答案】1.相同　温度计
知识点二 比热容
1.定义:一定质量的某种物质,在温度升高时 与它的质量和升高的温度 之比,叫作这种物质的比热容。用符号 表示。
2.单位: ,读作: 。
3. 定义式: 。
4.性质:它反映物质自身的一种性质,不同的物质,比热容一般 。
【答案】(1)吸收的热量　乘积　c
(2)J/(kg·℃) 　焦每千克摄氏度
(3)c=
(4)不同
对点自测
2.依据表格中的数据,下列说法正确的是 ( )
物质 比热容c/(J/kg·℃)
水 4.2×103
煤油 2.1×103
砂石 约0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J
D.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
【答案】2.D
知识点三 热量的计算
1.物体的吸热公式:Q吸= 。
2.物体的放热公式:Q放= 。
说明:① c——物质的比热容
②m——物体的质量
③t——末温、t0——初温
3.在热传递过程中,不计热量损失时,物体放出的热量Q放 (选填“大于”、“小于”或“等于”)另一物体吸收的热量Q吸。
【答案】(1)cm(t-t0)
(2)cm(t0-t)
(2)等于
对点自测
3.如图所示,这是一种学生饮用奶,在饮用前加热的过程中,温度升高,内能 (选填“增大”或“减小”),若其中奶的质量为0.25 kg,奶的比热容是4.0×103 J/(kg·℃),当把它从10 ℃加热到40 ℃需要吸收 J的热量。
【答案】3.增大　3×104
【合作探究】
任务驱动一 探究比较不同物质的吸热能力
【提出问题】大家考虑一下,给质量相同的水和食用油加热时,哪个温度上升得快 如何进一步探究验证
【实验器材】相同规格的电加热器、玻璃杯和温度计各两个,停表、托盘天平、食用油、水。
【实验装置】如图所示:
【进行实验】
1.实验方法:
(1)实验时,需要控制水和食用油的 和 相同,这是利用了 法。
(2)实验中,通过比较 来比较水和食用油吸收热量的多少,这是利用了 法。
2.设计实验记录表格。
物质 质量 /g 温度升高 10 ℃所需要 的时间/s 温度升高 20 ℃所需 要的时间/s 温度升高 30 ℃所需要 的时间/s
食用 油 100 g
水 100 g
【分析与论证】
通过实验数据分析,质量相等的不同物质吸收相等的热量后,升高的温度 (选填“相同”或“不同”),质量相等的不同物质升高相同的温度吸收的热量 (选填“相等”或“不相等”)。
【交流与评估】
1.实验中为何采用相同规格的电加热器和玻璃杯
2.实验中为何采用相同规格的电加热器而不用酒精灯
【答案】1.(1)质量　初温　控制变量
(2)温度计升高的度数　转换
2.不同　不相等
【交流与评估】
1.保证被加热物质在相同的时间内吸收的热量相等。
2.因为电加热器能够比酒精灯更准确地控制相同时间内放出相同的热量。
任务驱动二 理解比热容是物质的一种特性,利用比热容解释简单的自然现象
分析下表小资料,思考下列问题:
一些物质的比热容
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 约0.84×103
煤油 2.1×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
色拉油 1.97×103 水银 0.14×103
沙石 约0.92×103 铅 0.13×103
1.你能对照比热容表至少总结三条规律吗
2.我国新疆地区有“早穿棉袄,午穿纱,围着火炉吃西瓜”的说法,你能解释这种昼夜温差较大的原因吗
·学习小助手·
对同种物质来讲,比热容是一个确定的数值(相等的),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,它仅与物质的状态有关。对不同物质来讲,比热容一般是不相同的。
【答案】1.①每种物质都有确定的比热容,不同物质的比热容一般不同,比热容是物质本身的一种特性。
②常见的物质中水的比热容最大,为4.2×103 J/(kg·℃)。
③水和冰的比热容不同,这说明物质的比热容和物
质的状态有关。
④不同物质的比热容一般不同,但不是绝对不同。
2.因为沙子的比热容较小,白天吸收热量后,沙子的温度升高得多,气温较高;夜晚放出热量后,沙子的温度下降得多,气温较低;由此可知沙漠地区昼夜的温差大,产生了“早穿棉袄午穿纱”的现象。
任务驱动三 会进行简单的热量计算
热量的计算公式为Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)。已知铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃),铝的比热容为0.88×103 J/(kg·℃)。
(1)一根烧红的铁钉,质量为2 g,温度从800 ℃降低到700 ℃,放出多少热量
(2)相同质量的铁和铝,吸收相同的热量,上升温度较高的是 (选填“铁”或“铝”)。
【答案】(1)铁钉的质量m=2 g=2×10-3 kg,铁钉的温度从800 ℃降低到700 ℃,放出的热量:
Q放=c铁m(t0-t)=0.46×103 J/(kg·℃)×2×10-3 kg×(800 ℃-700 ℃)=92 J
(2)已知铁和铝的质量相同,并且吸收相同的热量,因为铁的比热容小于铝的比热容,所以由公式Δt=可知,铁升高的温度较高。
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