资源简介

(共41张PPT)
12.3 物质的比热容
一、比热容的概念：物质吸热能力的差异
在生活中，我们会发现这样的现象：夏天在太阳的照射下，沙滩很快就变得烫脚，而海水却比较凉爽；冬天在暖气旁边，金属制品比木制品更容易变热。这些现象表明，不同物质在吸收或放出相同热量时，温度变化的情况不同，即不同物质的吸热或放热能力存在差异。为了描述这种差异，物理学中引入了 “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固有属性，它反映了物质吸热或放热能力的强弱。不同物质的比热容一般不同，例如水的比热容较大，而砂石、金属等的比热容较小；同种物质在不同状态下的比热容也不同，例如水和冰的比热容不同，水的比热容为\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，而冰的比热容为\( 2.1 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)。
二、比热容的单位与物理意义
（一）比热容的单位
在国际单位制中，比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号为\( \text{J/(kg · )} \)。这个单位的含义是：1 千克的某种物质温度升高（或降低）1 摄氏度时所吸收（或放出）的热量为 1 焦耳。
（二）比热容的物理意义
以水的比热容为例，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 1℃所吸收的热量是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J} \)，或者 1 kg 的水温度降低 1℃所放出的热量是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J} \)。
不同物质的比热容数值不同，这意味着它们的吸热或放热能力不同。比热容大的物质，在吸收或放出相同热量时，温度变化较小；比热容小的物质，在吸收或放出相同热量时，温度变化较大。例如，砂石的比热容约为\( 0.92 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，远小于水的比热容，因此在同样的阳光照射下，沙滩升温比海水快得多。
三、实验探究：比较不同物质的吸热能力
（一）实验目的
探究不同物质在质量相同、吸收相同热量的情况下，温度变化是否相同，从而比较它们的吸热能力。
（二）实验器材
相同规格的酒精灯（或电加热器）、两个相同的烧杯、天平、温度计、搅拌器、水、食用油（或砂石）。
（三）实验步骤
用天平称取质量相等的水和食用油，分别倒入两个相同的烧杯中。
用温度计分别测量水和食用油的初温\( t_{0 ° } \)和\( t_{0 } \)，并记录数据。
将两个烧杯放在相同规格的酒精灯上同时加热（或用相同的电加热器同时加热），保证在相同时间内水和食用油吸收的热量相同。
加热一段时间后，同时停止加热，用温度计分别测量水和食用油的末温\( t_{ ° } \)和\( t_{ } \)，并记录数据。
计算水和食用油升高的温度\( \Delta t_{ ° } = t_{ ° } - t_{0 ° } \)和\( \Delta t_{ } = t_{ } - t_{0 } \)，比较两者温度变化的大小。
（四）实验现象与分析
实验现象：在相同时间内吸收相同热量的情况下，食用油的温度升高得比水快，即\( \Delta t_{ } > \Delta t_{ ° } \)。
实验分析：由于水和食用油的质量相同、吸收的热量相同，而水升高的温度较小，说明水的吸热能力比食用油强。这一现象与比热容的定义相符，水的比热容大于食用油的比热容，因此在吸收相同热量时，水的温度变化较小。
（五）实验结论
不同物质的吸热能力不同，比热容大的物质吸热能力强，在吸收相同热量时温度变化较小；比热容小的物质吸热能力弱，在吸收相同热量时温度变化较大。
四、比热容与热量计算的关系
比热容是计算物体吸收或放出热量的重要依据，结合物体的质量和温度变化量，可以利用以下公式计算热量：
物体温度升高时吸收的热量：\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)
物体温度降低时放出的热量：\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)
其中，\( Q_{\text{ }} \)表示吸收的热量，\( Q_{\text{ }} \)表示放出的热量，\( c \)表示物质的比热容，\( m \)表示物体的质量，\( t_0 \)表示初温，\( t \)表示末温，\( (t - t_0) \)表示温度升高量，\( (t_0 - t) \)表示温度降低量。
从公式可以看出，当物质的比热容\( c \)和质量\( m \)一定时，物体吸收或放出的热量与温度变化量成正比；当吸收或放出的热量\( Q \)和质量\( m \)一定时，温度变化量与比热容成反比，这进一步说明了比热容大的物质温度变化小的特性。
五、比热容的应用：生活中的 “调节器”
水的比热容较大，这一特性在生活和生产中有广泛的应用，它就像一个天然的 “调节器”，对环境和生命活动产生着重要影响。
（一）调节气候
海洋和湖泊中的水由于比热容较大，在吸收相同的太阳辐射热量时，温度升高得少；在放出相同热量时，温度降低得也少。因此，沿海地区的气温变化比内陆地区小，夏季沿海地区比内陆地区凉爽，冬季沿海地区比内陆地区温暖，昼夜温差较小。例如，我国的青岛、大连等沿海城市，气候较为温和，而西北内陆的乌鲁木齐等城市，昼夜温差较大，这就是水的比热容特性所致。
（二）用作冷却剂
在汽车发动机、发电厂的发电机等机器设备工作时，会产生大量的热量，如果不及时散热，会导致设备损坏。由于水的比热容较大，升高相同的温度时可以吸收更多的热量，因此水常被用作冷却剂。汽车发动机用水来冷却，通过水循环将发动机产生的热量带走，保证发动机在适宜的温度下工作。
（三）取暖保温
在冬季，人们常用热水袋取暖，热水袋中装入热水，由于水的比热容较大，在温度降低过程中会放出较多的热量，而且降温较慢，能够长时间保持温暖。在农业生产中，为了防止农作物在夜间受冻，农民有时会在傍晚向田间灌水，利用水在夜间降温时放出热量，提高田间的温度，保护农作物免受冻害。
（四）工业生产中的应用
在工业生产中，比热容也是一个重要的参数。例如，在冶金工业中，需要根据不同金属的比热容来设计加热和冷却工艺，以保证金属的质量；在化工生产中，比热容影响着反应过程中的热量传递和温度控制。
六、常见物质的比热容
以下是一些常见物质的比热容（单位：\( \text{J/(kg · )} \)）：
水：\( 4.2 \times 10^3 \)
冰：\( 2.1 \times 10^3 \)
酒精：\( 2.4 \times 10^3 \)
煤油：\( 2.1 \times 10^3 \)
砂石：\( 0.92 \times 10^3 \)
铁：\( 0.46 \times 10^3 \)
铜：\( 0.39 \times 10^3 \)
铝：\( 0.88 \times 10^3 \)
从以上数据可以看出，水的比热容在常见物质中是比较大的，这也是水在自然界和生活中能够发挥重要调节作用的原因。
七、课堂例题：比热容的计算与应用
例题 1：水的吸热计算
质量为 5 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\( m = 5\ \text{kg} \)，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：\(
Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \times 5\ \text{kg} \times 50 = 1.05 \times 10^6\ \text{J}
\)
答案：需要吸收\( 1.05 \times 10^6\ \text{J} \)的热量。
例题 2：比热容的特性应用分析
为什么在同样的阳光照射下，海边的沙子比海水烫？
分析：
海水的比热容远大于沙子的比热容，在相同时间内，沙子和海水吸收的热量相同。根据热量公式\( Q = c \cdot m \cdot \Delta t \)，在\( Q \)和\( m \)大致相同的情况下，比热容\( c \)越小，温度变化量\( \Delta t \)越大。因此，沙子的温度升高得比海水快，所以海边的沙子比海水烫。
八、课堂小结
比热容的定义：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，用\( c \)表示。
比热容的单位：焦每千克摄氏度（\( \text{J/(kg · )} \)）。
比热容的特性：是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同，同种物质不同状态下比热容也不同；水的比热容较大，为\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)。
吸热能力与比热容的关系：比热容大的物质吸热能力强，吸收相同热量时温度变化小；比热容小的物质吸热能力弱，吸收相同热量时温度变化大。
比热容的应用：调节气候、用作冷却剂、取暖保温等，水的比热容特性在其中发挥重要作用。
热量计算公式：\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)，\( Q_{\text{ }} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)。
九、课堂练习
单位质量的某种物质，温度升高______所吸收的热量，叫做这种物质的比热容，比热容的单位是______。
水的比热容是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)，它的物理意义是______。
质量相同的水和煤油，吸收相同的热量后，的温度升高得快，这是因为。
质量为 2 kg 的铝块，温度从 30℃升高到 130℃，需要吸收多少热量？（铝的比热容\( c = 0.88 \times 10^3\ \text{J/(kg · )} \)）
十、课后作业
完成课本上的相关练习题，巩固比热容的概念和热量计算方法。
为什么我国西北地区昼夜温差较大，而沿海地区昼夜温差较小？请用比热容的知识解释。
设计一个实验，测量一块不规则固体的比热容，写出实验方案、所需器材、实验步骤和计算过程。
查阅资料，了解比热容在日常生活和工业生产中的其他应用，写一篇简短的报告。
2024沪粤版物理九年级上册
12.3 物质的比热容
第十二章 内能与热机
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
1.能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。
2.了解比热容的概念；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.会进行简单的吸热（放热）计算。
学习目标
沙漠从5℃－38℃
为什么同一纬度的海滨城市和沙漠地区的气温变化会如此大
海滨从24℃－28℃
观察与思考
中 午
夜晚，沙子变凉了而海水却很温暖
傍 晚
白天，沙子很烫而海水很凉
为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？
观察与思考
我们已经知道，水在质量相等、温度变化相同时，吸收或放出的热量相等。那么，不同物质 ( 如水和砂石 ) ，在质量相等、温度变化相同时，它们吸收或放出的热量也相等吗？
一、不同物质的吸热、放热性能
观察与思考
我猜想
物体在温度升高时吸收的热量，跟物体的质
量有关，和升高的温度有关 。
还可能与什么有关？
我猜到
可能与物质的种类有关。
1.如何使水和砂石温度升高？
2.研究不同物质吸收热量的能力，所要控制的因素：
质量相同
升高的温度相同
加热的热源要相同
实验与探究
方案一：取等质量的水和砂石，加热相同的时间（吸收相等的热量）后，比较温度的变化。
方案二：取等质量的水和砂石，使其升高相同的温度，比较加热的时间（吸收热量的多少)。
我们就选你
3.你打算用哪种方法验证猜想？
研究对象：砂石、水
设计实验
实验方案：用两盏相同的酒精灯分别给
盛在两个规格相同的烧杯里的质量相等
的水和砂石加热，用温度计测量水和砂
石的温度变化。
数据记录表：
加热时间t/min 1 2 3 4 5 6 …
水升高的温度Δt /℃
砂石升高的温度Δt /℃
保持水和砂石的质量相同，加热相同的时间（吸收的热量相同），比较升高的温度。
进行实验
吸收相同热量时，谁升温更快？
如果要水和砂石升高相同的温度谁需要的时间更长？
水
砂石
分析论证
加热时间t/min 1 2 3 4 5 6 …
水升高的温度Δt /℃ 5 5 5 5 5 5
砂石升高的温度Δt /℃ 10 10 10 10 10 10
质量相等的砂石和水升高相同温度时，水比砂石需要的时间_____（选填“长”或“短”），升高相同温度时水比砂石吸收的热量____（选填“多”或“少”）。
这说明：质量相等的不同物质，在升高相同温度时，吸收的热量_______（选填“相同”或“不同”）。
长
多
不同
归纳与小结
定义：
符号：
单位：
c
焦耳每千克摄氏度，J/(kg·℃)
比热容是物质的一种属性，数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。
在物理学中，用比热容表示物质的吸热、放热性
能，比热容的大小在数值上等于1kg的某种物质，温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。
二、比热容
水的比热容是：
4.2× 103J／（kg·℃）
4.2×103焦耳每千克摄氏度
1kg水每升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。
读作:
物理意义：
一些常见物质的比热容
表中数据可以看出，水的比热容是砂石比热容的4倍多。显然，对于质量相等的水和砂石来说，在吸收相等热量的情况下,水的温度上升得少，而砂石的温度上升得多。
物 质 比热容c/[J·(kg ℃)-1] 物 质 比热容c/[J·(kg ℃)-1]
水 4.2 x 103 铝 0.88 x 103
酒精 2.4 x 103 干泥土 0.84 x 103
煤油 2.1 x 103 铁、钢 0.46 x 103
冰 2.1 x 103 铜 0.39 x 103
蓖麻油 1.8 x 103 汞 0.14 x 103
砂石 0.92 x 103 铅 0.13 x 103
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。
总结：
中午，我们在水边玩耍的时候，脚踩在沙子上有什么感觉？踩在水中有什么感觉？为什么有不同的感觉？
观察与思考
砂石和海水受太阳照射时间相同的条件下，砂石的比热容小，温度变化大；海水的比热容大，温度变化小。故感觉砂石烫，海水不那么烫。
如图，人们选择用水给发动机冷却，用水取暖，这是为什么？
水的比较容大，等质量的水和其他物质相比，吸收同样的热量，水的温度升得慢，制冷效果好；降低同样的温度，水放出的热量比较多，取暖效果较好。
观察与思考
如图，水稻是喜温作物，在每年三、四月份育秧时，为了防止霜冻，傍晚常常在秧田里灌一些水过夜，第二天太阳升起后，再把秧田里的水放掉，你能解释原因吗？
观察与思考
三、四月份昼夜温差大，夜晚气温降低，在稻田里灌些水，由Q=cmΔt可知，在夜晚时，水和泥土相比，水的比热容较大，在相同的条件下放出相同的热量，水的温度下降较少，从而使秧苗的温度不至于太低而被冻坏；白天，将水放掉，因为泥土的比热容较小，吸收相同的热量温度升高得较多，有利于秧苗生长。
（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸收（或放出）的热量很多，有利于作冷却剂或用来取暖。
（2）由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节气温。
归纳与小结
知道了物质的比热容c，又知道这种物质的质量m，以及升高的温度(t2-t1)。根据比热容的公式:
可计算出物体温度升高时吸收的热量:Q吸=cm(t2-t1)。
同理，物体的温度由t1降低至t2时放出的热量可以写成
Q放=cm(t1-t2)。
三、热量的计算
例题： 质量为2kg的砂石，温度从10℃升高到20℃，吸收了多少热量
解：查得砂石的比热容:c砂=0.92 ×103J/( kg·℃)。
升高的温度t2-t1=20℃-10℃=10℃，
砂石的质量m=2kg，
由热量计算公式得
Q吸=c砂m (t2-t1)=0.92×10 J/ (kg·℃ ) ×2kg ×(20 ℃-10℃)
= 1.84×104J。
答:砂石吸收的热量为1.84×104J。
探究物质的吸、放热性能
1. [2024·滁州月考改编]如图是“探究不同物质吸热能力”的
实验装置。
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
(1)实验时应将 和初温相等的煤油和水分别装入两个相同的烧杯中，然后用两个相同的酒精灯加热，每隔2 min记录一次温度，实验记录如表所示。
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 煤油 20 24 28 32 36
水 20 22 24 26 28
质量　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
(2)选用相同的酒精灯加热的目的是保证相同时间内水和煤
油 相同。
(3)由表中数据可知，煤油和水吸收相等热量，升高温度较
大的是 ；从开始加热到28 ℃时，煤油和水吸
收热量：Q煤油 (填“＞”“＜”或“＝”)Q水，说
明 的吸热能力更强。
吸热　
煤油　
＜　
水　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
认识比热容
2. 【原创题】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·℃)，
它表示的物理意义是1 kg水温度升高(或降低)1 ℃所吸收
(或放出)的热量是 J。人们常说“水是生命之
源”，一杯水喝掉一半后，剩余水的比热容 (填
“变大”“变小”或“不变”)；水凝固成冰后，它的比
热容 (填“不变”或“改变”)。
4.2×103　
不变　
改变　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
3. [2023·常德中考改编]下表是一些物质的比热容[单位
J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的
是(　D　)
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
A. 不同种类的物质，比热容一定不同
B. 比热容与物质的状态无关
C. 质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜
块的末温更低
D. 0 ℃铁的比热容等于50 ℃铁的比热容
【答案】D
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
比热容知识的应用
4. [2023·济宁模拟]济南泉水来源于南部山区，如图所示，大
气降水渗入地下后，至城区遇到岩体阻挡，喷涌而出。
“清泉石上流”，吸引着众多市民前来亲水纳凉。阳光下
石板路热得烫脚，而踩在旁边的水洼里却感觉很凉爽，这
主要是因为水和石板具有不同的 。
比热容　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
5. [2024·宣城月考]如图所示是翻炒栗子的场景，为了让栗子
快速、均匀加热，常常将砂石与栗子混合在一起翻炒，这
利用了砂石(　A　)
A. 比热容小 B. 密度大
C. 热值大 D. 含有的热量多
A
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
6. 下列实例中，没有应用“水的比热容大”这一特性的是
(　C　)
A. 让热水流过散热器供暖
B. 夜间，在秧田里灌水保温
C. 发现人中暑时，常在其额头上擦冷水降温
D. 用水作为汽车发动机的冷却液
C
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
7. 小王家购买了一台电暖器，在阅读说明书时发现该电暖器
里的导热介质是油，而不是水，这是因为油的比热容比
水 ，加热时升温比较 ，从而达到迅速取暖的
目的。
小　
快　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
8. [2023·重庆模拟]小点将质量和初温均相同的铝、铜、铁三
个小勺浸没在沸水中煮较长的一段时间后，三个勺的末
温 。从沸水中吸热最多的是 勺，吸热最少
的是 勺。(已知c铝＞c铁＞c铜)
相同　
铝　
铜　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
9. [2024年1月合肥期末]如图是同一纬度某一沿海城市和某一
内陆城市的年气温变化曲线，请判断内陆城市一年气温变
化所对应的曲线是 (填“A”或“B”)。
B　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
10. [2023·宜昌中考改编]在学生实验课上，为了比较水和某
种液体的吸热能力，小亮在两个相同的烧杯中分别装入
质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电
加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们
的温度，并画出了温度随时间变化的图像(如图)，由图像
可知(　D　)
D
A. a液体比热容小
B. b液体是水
C. 0～3 min内a液体吸收的热量少
D. 升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
11. [2024年1月合肥庐江期末](1)如图1甲所示是“探究不同物
质吸热升温现象”的实验装置，小华选用沙子和水进行
实验，用两个相同的容器(图中用虚线框表示)分别装入质
量相等的沙子和水，用相同的装置加热。从实验效果考
虑，本实验选择 (填“烧杯”或“易拉罐”)作
为盛放两种物质的容器较好，两种物质吸收热量的多少
可通过 (填“物质升高的温度”或“加热时
间”)比较。
易拉罐　
加热时间　
(第11题图1)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
(2)小明认为也可以选用质量相等的A、B两种液体按图1
乙所示的装置进行探究，该探究方案的优点是

。
控制
相同时间内A、B两种液体吸收的热量相同(合理即
可)　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
(3)小明实验中作出如图2所示的图像，分析图像可知，
A、B两种液体升高相同温度时，吸收热量之比
为 。
9∶4　
(第11题图2)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
12. 【跨学科·地理】在沿海地区炎热的天气里，由于陆地与
海水的 不同，易形成海陆风；白天，陆地比
大海升温 (填“快”或“慢”)，地面与海面上空的
空气形成对流，形成海风，如图 (填“甲”或
“乙”)所示。
比热容　
快　
乙　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
12.3 物质的比热容
一、探究物质的吸、放热性能
质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量是不相等的
二、比热容
1.定义
2.单位：焦每千克摄氏度，符号是 J/(kg·℃)
3.比热容是物质的一种属性，用字母 c 表示
4.比热容的应用
三、热量的计算
谢谢观看！

展开更多......

收起↑