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12.2 热量与热值
一、热量的定量计算：物体吸放热的多少
在热传递过程中，物体吸收或放出的热量多少与哪些因素有关呢？大量实验表明，物体吸收或放出的热量与物体的质量、比热容以及温度变化量有关。
（一）比热容的概念
单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，用符号\( c \)表示。比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同；同种物质的比热容与物质的状态有关，例如水和冰的比热容不同。
比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号为\( \text{J/(kg · )} \)。水的比热容是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，它表示 1 kg 的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J} \)。水的比热容较大，这一特性在生活和生产中有很多应用，例如用水作为汽车发动机的冷却剂、用热水袋取暖等。
（二）热量的计算公式
物体吸热时：当物体的温度从\( t_0 \)升高到\( t \)时，吸收的热量为：\(
Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0)
\)
其中，\( Q_{\text{ }} \)为吸收的热量，\( c \)为物质的比热容，\( m \)为物体的质量，\( t \)为末温，\( t_0 \)为初温，\( (t - t_0) \)为温度升高量。
物体放热时：当物体的温度从\( t_0 \)降低到\( t \)时，放出的热量为：\(
Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t)
\)
其中，\( Q_{\text{ }} \)为放出的热量，\( (t_0 - t) \)为温度降低量。
（三）热量计算例题
例题 1：物体吸热计算
质量为 2 kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？（水的比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)）
分析：
已知水的质量\( m = 2\ \text{kg} \)，初温\( t_0 = 20 \)，末温\( t = 70 \)，比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，根据吸热公式\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)可计算吸收的热量。
解：
温度升高量：\(
t - t_0 = 70 - 20 = 50
\)
吸收的热量：\(
Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \times 2\ \text{kg} \times 50 = 4.2 \times 10^5\ \text{J}
\)
答案：需要吸收\( 4.2 \times 10^5\ \text{J} \)的热量。
例题 2：物体放热计算
质量为 10 kg 的铁块，温度从 100℃降低到 20℃，放出了多少热量？（铁的比热容\( c = 0.46 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)）
分析：
已知铁块的质量\( m = 10\ \text{kg} \)，初温\( t_0 = 100 \)，末温\( t = 20 \)，比热容\( c = 0.46 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，根据放热公式\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)可计算放出的热量。
解：
温度降低量：\(
t_0 - t = 100 - 20 = 80
\)
放出的热量：\(
Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) = 0.46 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \times 10\ \text{kg} \times 80 = 3.68 \times 10^5\ \text{J}
\)
答案：放出了\( 3.68 \times 10^5\ \text{J} \)的热量。
二、热值：燃料燃烧放热的特性
（一）热值的定义
燃料燃烧时会释放出热量，不同的燃料燃烧时释放的热量不同。1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，用符号\( q \)表示。
热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。例如，干木柴的热值约为\( 1.2 \times 10^7\ \text{J/kg} \)，汽油的热值约为\( 4.6 \times 10^7\ \text{J/kg} \)，天然气的热值约为\( 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 \)（气体燃料的热值单位通常为焦每立方米，符号为\( \text{J/m}^3 \)）。
（二）燃料燃烧放热的计算公式
对于固体和液体燃料，完全燃烧时放出的热量为：\(
Q_{\text{ }} = m \cdot q
\)
其中，\( Q_{\text{ }} \)为燃料完全燃烧放出的热量，\( m \)为燃料的质量，\( q \)为燃料的热值。
对于气体燃料，完全燃烧时放出的热量为：\(
Q_{\text{ }} = V \cdot q
\)
其中，\( V \)为燃料的体积。
需要注意的是，燃料实际燃烧时往往不能完全燃烧，因此实际放出的热量要比按热值计算的理论值小。我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量的比值称为热值，这里的 “完全燃烧” 是一种理想情况。
（三）热值计算例题
例题 3：固体燃料燃烧放热计算
质量为 5 kg 的干木柴完全燃烧，放出的热量是多少？（干木柴的热值\( q = 1.2 \times 10^7\ \text{J/kg} \)）
分析：
已知干木柴的质量\( m = 5\ \text{kg} \)，热值\( q = 1.2 \times 10^7\ \text{J/kg} \)，根据固体燃料燃烧放热公式\( Q_{\text{ }} = m \cdot q \)可计算放出的热量。
解：
放出的热量：\(
Q_{\text{ }} = m \cdot q = 5\ \text{kg} \times 1.2 \times 10^7\ \text{J/kg} = 6 \times 10^7\ \text{J}
\)
答案：放出的热量是\( 6 \times 10^7\ \text{J} \)。
例题 4：气体燃料燃烧放热计算
完全燃烧\( 0.5\ \text{m}^3 \)的天然气，放出的热量是多少？（天然气的热值\( q = 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 \)）
分析：
已知天然气的体积\( V = 0.5\ \text{m}^3 \)，热值\( q = 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 \)，根据气体燃料燃烧放热公式\( Q_{\text{ }} = V \cdot q \)可计算放出的热量。
解：
放出的热量：\(
Q_{\text{ }} = V \cdot q = 0.5\ \text{m}^3 \times 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 = 2.2 \times 10^7\ \text{J}
\)
答案：放出的热量是\( 2.2 \times 10^7\ \text{J} \)。
三、热量与热值的联系与区别
（一）联系
热量和热值都与燃料燃烧过程中释放的能量有关。燃料燃烧放出的热量可以通过热值和燃料的质量（或体积）计算得出，即\( Q_{\text{ }} = m \cdot q \)（或\( Q_{\text{ }} = V \cdot q \)）。在热传递过程中，燃料燃烧放出的热量可以被其他物体吸收，使其他物体的内能增加。
（二）区别
定义不同：热量是在热传递过程中传递能量的多少；热值是 1 kg（或 1 m ）某种燃料完全燃烧放出的热量。
物理意义不同：热量表示热传递过程中能量转移的多少；热值表示燃料燃烧放热能力的强弱，是燃料的一种特性。
单位不同：热量的单位是焦耳（J）；热值的单位是焦每千克（J/kg）或焦每立方米（J/m ）。
影响因素不同：热量的大小与物体的质量、比热容、温度变化量以及燃料的质量（或体积）、热值等因素有关；热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况等无关。
四、热量和热值的实际应用
（一）热量计算在生活中的应用
取暖设备的选择：在选择取暖设备时，需要考虑燃料燃烧放出的热量能否满足室内取暖的需求。例如，计算一定质量的煤完全燃烧放出的热量，判断能否使室内温度升高到合适的范围。
冷却系统的设计：在设计汽车发动机的冷却系统时，需要计算发动机工作时产生的热量以及冷却剂（如水）吸收这些热量所需的质量和温度变化，以保证发动机的正常工作温度。
（二）热值在燃料选择中的应用
根据热值选择燃料：不同的燃料具有不同的热值，在选择燃料时，需要根据实际需求选择热值合适的燃料。例如，火箭发射需要大量的能量，因此选择热值高的液态氢作为燃料；家庭做饭一般选择热值适中、使用方便的天然气或液化气作为燃料。
计算燃料的消耗量：根据所需的热量和燃料的热值，可以计算出所需燃料的质量（或体积）。例如，某家庭每月需要的热量为\( 8.8 \times 10^8\ \text{J} \)，使用天然气作为燃料（天然气的热值\( q = 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 \)），则每月需要消耗的天然气体积为：\(
V = \frac{Q_{\text{ }}}{q} = \frac{8.8 \times 10^8\ \text{J}}{4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3} = 20\ \text{m}^3
\)
五、课堂实验：探究燃料的热值
（一）实验目的
比较不同燃料的热值大小。
（二）实验器材
天平、酒精灯（或酒精喷灯）、不同燃料（如酒精、煤油）、烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网。
（三）实验步骤
用天平称取质量相等的两种不同燃料（如酒精和煤油），分别装入两个相同的酒精灯中。
在两个相同的烧杯中加入质量相等、初温相同的水，放在铁架台的石棉网上，用温度计测量水的初温\( t_0 \)。
分别用两个酒精灯点燃后给烧杯中的水加热，直到燃料完全燃烧，记录水的末温\( t \)。
根据水吸收的热量\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)，在忽略热量损失的情况下，水吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量\( Q_{\text{ }} \)。
根据\( q = \frac{Q_{\text{ }}}{m} \)计算两种燃料的热值，并进行比较。
（四）实验现象与结论
在燃料质量相同、水的质量和初温相同的情况下，燃料燃烧后使水升高的温度越高，说明该燃料的热值越大。通过实验可以比较出不同燃料热值的大小关系。
六、课堂小结
热量的计算：物体吸收或放出的热量与比热容、质量和温度变化量有关，公式为\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)和\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)。
比热容：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，是物质的一种特性，水的比热容较大。
热值的定义：1 kg（或 1 m ）某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性。
燃料燃烧放热公式：固体和液体燃料\( Q_{\text{ }} = m \cdot q \)，气体燃料\( Q_{\text{ }} = V \cdot q \)。
热量与热值的区别：热量是过程量，单位是 J；热值是特性量，单位是 J/kg 或 J/m 。
七、课堂练习
质量为 5 kg 的水，温度从 30℃升高到 80℃，需要吸收______J 的热量。（水的比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)）
完全燃烧 2 kg 的汽油，放出的热量是______J。（汽油的热值\( q = 4.6 \times 10^7\ \text{J/kg} \)）
关于比热容和热值，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的比热容越大，吸收的热量越多 B. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C. 比热容和热值都是物质的特性，与质量无关 D. 水的比热容较大，因此水不能作为冷却剂
质量为 10 kg 的水，温度从 20℃升高到 100℃，需要完全燃烧多少千克的干木柴？（干木柴的热值\( q = 1.2 \times 10^7\ \text{J/kg} \)，假设热量全部被水吸收）
八、课后作业
完成课本上的相关练习题，巩固热量和热值的计算方法。
查阅资料，了解不同燃料的热值，并比较它们的优缺点，写出一份关于燃料选择的短文。
某家庭使用天然气热水器加热水，热水器的效率为 80%，要将 100 kg 的水从 20℃加热到 50℃，需要消耗多少立方米的天然气？（天然气的热值\( q = 4.4 \times 10^7\ \text{J/m}^3 \)，水的比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)）
设计一个实验，测量某种液体的比热容，写出实验方案、所需器材、实验步骤和计算过程。
2024沪粤版物理九年级上册
12.2 热量与热值
第十二章 内能与热机
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
1．了解热量的概念，知道热量是表示在热传递过程中
物体内能改变的多少。
2．知道当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成
正比；当升高的温度相同时，水吸收的热量跟它的质量
成正比。
3. 了解热值的概念，知道不同燃料的热值不同。会根
据热值来计算燃料完全燃烧放出的热量。
学习目标
我们已经知道，热传递可以改变物体的内能。那么，怎样描述和度量热传递过程中物体内能改变的多少呢？
观察与思考
在物理学中，把物体在热传递过程中内能改变
的多少叫做热量。
热量是物体内能改变的一种量度。
Q
热量和内能的单位都是焦耳（J）
1.定义：
3.单位：
2.符号：
一、热量
1.热量是过程量，温度、内能是状态量
2.单位区别
热传递可以改变物体的内能，使内能增加或减少，
但吸收（或放出）热量时温度不一定改变。
温度、热量、内能的区别
3.表述区别
温度后面只能接“是……、降低……、升高……”
热量只能说“吸收……热量、放出……热量”
内能只能说“具有内能、改变内能、内能增加（减少）”
4.温度、热量、内能的联系
某种物质升温时吸收热量的多少可能与哪些因素有关，有怎样的关系呢？
探究水吸热与温度变化、质量的关系
实验与探究
烧开满壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗？
把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗？
小结：对于同种物质（如水），水吸收的热量与水
和 有关。
质量(m)
升高的温度(Δt)
升高的温度相同时，质量越___，吸收的________；
质量相同时，升高的温度越___，吸收的________。
不一样多，满壶水所需热量多。
不一样多，烧成开水所需热量多。
大
热量越多
高
热量越多
柴薪
煤炭
天然气
各种燃料
石油
二、燃料的热值
不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
观察与思考
把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料
质量之比，叫做这种燃料的热值。
气体燃料的热值单位是J/m3，液体、固体燃
料的热值单位是J/kg。
1．热值
热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃
烧放出的热量。
（1）定义：
（2）物理意义：
（3）单位：
煤油 4.6×107
木炭 3.4×107
汽油 4.6×107
无烟煤 3.4×107
氢气 1.26×107
石油 4.4×107
焦炭 3.0×107
天然气 3.3~4.5×107
柴油 4.3×107
烟煤 2.9×107
煤气 1.8×107
酒精 3.0×107
干木柴 1.2×107
气体（J/m3）
液体（J/kg）
固体（J/kg）
常用燃料的热值
2．了解燃料的热值表
烟煤的热值是多少，其物理意义是什么？
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关。
归纳与小结
　　为什么发射火箭要用氢做燃料？
3．有关燃料燃烧放热的计算
观察与思考
（1）固体或液体燃料：Q放=mq
（2）气体燃料：Q放=Vq
热值计算公式：
根据热值表，计算一下10吨液氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要
多少吨干木柴？
　　液氢的热值是1.4×108 J/kg
　　干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = 热值q×质量m
=1.4×108 J/kg× 10×103 kg
=1.4×1012 J
需要干木柴
约117吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨液氢完
全燃烧放出的热量。
m= = ≈1.17×105 kg
热量Q
热值q
1.4×1012J
1.2×107J/kg
热量
1. 在物理学中，把物体在 过程中 改变的
多少叫做热量。用符号 表示。单位： 。
热传递　
内能　
Q　
焦(J)　
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2. [物理观念]指出下列“热”字的含义，把温度、热量、内
能三个物理量分别填入下列横线上。
(1)今天天气真热的“热”是指 。
(2)摩擦生热的“热”是指 。
(3)冰熔化成水要吸热的“热”是指 。
(4)天然气燃烧时放热的“热”是指 。
温度　
内能　
热量　
热量　
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3. 下列说法正确的是(　C　)
A. 温度高的物体含有的热量多
B. 热传递只能从内能大的物体传给内能小的物体
C. 一杯开水慢慢变凉，其内能减小
D. 一个物体内能增大，一定吸收了热量
C
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探究影响物体吸收热量多少的因素
4. [2024·合肥月考改编]物理兴趣小组的同学们为了探究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热，下表是他们的实验数据记录。
烧杯号 液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 升高的温度/℃ 加热时间/min
1 水 200 20 28 8 8
2 水 100 20 28 8 4
3 煤油 200 20 28 8 4
4 煤油 200 20 24 4 2
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请根据表中的实验记录回答下列问题。
(1)实验中，同学们是通过 来反映物体吸
收热量多少的。
(2)由1、2可以得出结论：在相同条件下，物体吸热的多少
与 有关。
加热时间长短　
质量　
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(3)由3、4可以得出结论：在相同条件下，物体吸热的多少
与 有关。
(4)由1、3可以得出结论： 相同的不同物体，升高
相同的温度时，物体吸收的热量是 的。
升高的温度　
质量　
不同　
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热值
5. [2023·亳州一模改编]发射卫星的火箭常使用液态氢作燃
料，主要是因为液态氢的 较大，已知液态氢的热
值为1.68×108 J/kg，它所表示的物理意义是
。
热值　
1 kg的液态
氢完全燃烧时放出的热量为1.68×108 J　
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6. [2024·宣城月考]如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全
相同，燃料的质量都为10 g，烧杯中液体的质量都为100
g，比较不同燃料的热值应该选择 两个装置，
通过观察 比较燃料燃烧放出热量的
多少。
甲、乙　
温度计示数的变化　
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7. [2023·日照中考改编]2023年5月28日，C919大型客机进行
首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃
料，燃料燃烧的过程中把化学能转化成 能。假如航
空煤油的热值为4.6×107 J/kg，完全燃烧50 kg航空煤油放
出的热量为 J。
内　
2.3×109　
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8. 判断下列关于热值说法的正误。
(1)容易燃烧的燃料，热值一定大。 (　×　)
(2)燃料的热值在完全燃烧和不完全燃烧时是相同的。
(　√　)
(3)燃料燃烧越充分，其热值越大。 (　×　)
(4)热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多。
(　×　)
(5)热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，不同燃料
的热值一般不同。 (　√　)
×
√
×
×
√
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9. 【物理与日常生活】小明做菜时发现厨房中涉及很多物理
知识：炒菜时，将菜放入锅里后菜的温度升高，这主要是
通过 的方式改变内能的；一开始锅铲把不烫
手，后来烫手了，这说明热量总是从温度 的物体向
温度 的物体传递；小明家3月份用了15 m3的天然
气，若天然气的热值是3.5×107 J/m3，则这些天然气完全
燃烧放出的热量是 J。
热传递　
高　
低　
5.25×108　
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10. 【新情境题】食物也是一种“燃料”，淀粉在人体内
“燃烧”的热值约为1.6×107 J/kg，同样情况下，脂肪的
热值约为4×107 J/kg。假如小点摄入了50 g脂肪，则小点
已摄入了 J的热量；若青少年每天需要摄入的
热量约为1.0×107 J，则为满足每天热量的需要，理论上
小点还需摄取 g淀粉。
点拨：摄取脂肪吸收的热量Q脂肪＝m脂肪q脂肪＝0.05 kg
×4×107 J/kg＝2×106 J；还需要摄取淀粉的质量m淀粉
＝＝＝0.5 kg＝500 g。
2×106　
500　
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11. [2023·亳州三模]夏天，将饮料放入冰箱冷藏室，饮料温
度降低，下列说法正确的是(　C　)
A. 饮料将温度传递给冰箱中的空气
B. 饮料放出热量后自身所含热量减少
C. 饮料温度降低的过程伴随着内能的转移
D. 饮料放热是因为饮料的内能比冰箱中空气的内能多
C
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12. [立德树人·古人智慧][2024·马鞍山月考]砖的制作工艺流
传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块
见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是(　B　)
A. 晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B. 高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C. 烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D. 高温烧制时，高温物体把温度传递给低温物体
B
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13. [2023·蚌埠一模]蚌埠市道路的干净整洁离不开道路清扫
车，一辆道路清扫车在某次工作中，20 min匀速直线行
驶了6 km，若该道路清扫车在行驶过程中受到的阻力为2
000 N，燃油的热值为4×107 J/kg，燃油完全燃烧获得的
热量有30％转化为清扫车牵引力做的功。求该道路清扫
车在此次工作中：
(1)燃油完全燃烧放出的热量。
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解：(1)因为清扫车做匀速直线运动，所以清扫车的牵
引力F＝f＝2 000 N。牵引力做的功W＝Fs＝2 000
N×6×103 m＝1.2×107 J，燃油完全燃烧放出的热量Q
放＝＝4×107 J；
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13. [2023·蚌埠一模]蚌埠市道路的干净整洁离不开道路清扫
车，一辆道路清扫车在某次工作中，20 min匀速直线行
驶了6 km，若该道路清扫车在行驶过程中受到的阻力为2
000 N，燃油的热值为4×107 J/kg，燃油完全燃烧获得的
热量有30％转化为清扫车牵引力做的功。求该道路清扫
车在此次工作中：
(2)消耗的燃油质量。
2
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5
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8
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解：(2)根据Q放＝mq可得，消耗的燃油质量m＝＝
＝1 kg。
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14. [科学素质·科学实践]汽油的热值是4.6×107 J/kg，你知道
这个数值究竟有多大吗？我们可以通过具体的例子认识
汽油热值的大小：一名50 kg的中学生，从大厦的1楼步行
至第11楼(走了10层楼)，每层楼的层高为3 m，他克服重
力做功 J；如果汽油完全燃烧获得的热量和
这些功相等，需要汽油的质量约为 g，这大约相
当于生活中 (填“一粒胶囊”或“一枚鸡
蛋”)的质量。(g取10 N/kg)
1.5×104　
0.33　
一粒胶囊　
2
3
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5
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1
一、热 量
1. 定义：把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。
2. 单位：J
3. 当物体温度升高或者降低时，它吸收或放出的热量与物体质量的大小、温度变化的多少成正比。
二、燃 料 的 热 值
1. 定义：把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量之比，叫做这种燃料的热值。
2. 单位：J / kg 或 J / m3
3. 计算公式：Q= qm或 Q= qV
12.2 热量与热值
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