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第十三章 内能
13.1 热量 比热容
学习目标
1.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。
2.尝试用比热容解释简单的热现象。（重点）
3.能根据比热容进行简单的热量计算。（难点）
预习检测
1.比热容：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的______与它的______和升高的_______乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示，单位是焦每千克摄氏度，符号是J/（kg·℃）
2.热量的计算：如果知道一种物质的比热容，再知道这种物质的______和______升高的度数，就能计算出它吸收的热量.
热量
质量
温度
质量
温度
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想一想：为什么沙漠温差非常大，海边温差却非常小呢？
知识点1
热量
加热的过程就是热传递的过程。在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。物质的质量越大，温度升的越高，它吸收的热量越多。
那么等质量的不同物质，升高相同温度，吸收的热量一样多吗？
注意：热量是过程量，不能说具有热量。
水和煤油谁的吸热能力强
下面请大家分组进行实验与探究
小组一：取等质量的水和煤油，加热相同的时间（吸收相等的热量）后，比较温度的变化。
小组二：取等质量的水和煤油，使其升高相同的温度，比较加热的时间（吸收热量的多少)。
实验探究
实验条件：1.水和煤油的质量相等。
2.两个相同的电加热器。即：相同
时间内放出的热量相同。
实验目的：探究水和煤油的吸热能力
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小组一记录：
物 质 质 量 升高温度 加热时间 吸热情况
水
煤 油
结论：质量相等的水和煤油加热时间相同时，煤油比水温度升高的多、变化的快。
相同
少
相同
相同
相同
相同
相同
多
小组二记录：
物 质 质 量 升高温度 加热时间 吸热情况
水
煤 油
相同
短
相同
多
相同
相同
少
长
结论：质量相等的水和煤油加热升高的温度相同时，水比煤油加热时间更长，吸热更多。
1.定义：某物质温度升高时，吸收的热量与其质量和升高的温度乘积之比．
2.数值：单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量，数值上等于该物质的比热容．
3．比热容的单位 ： J/（kg·℃） 读作“焦每千克摄氏度”
通过实验我们发现不同物质的吸热能力各不相同，那么这种吸热能力我们给它命名为——比热容
知识点2
比热容
比热容是物质的一种特性,它只与物质种类和状态有关。
比热容反映了不同物质吸热和放热的能力,对于这一性质可从以下两个方面去理解:
(１)物质的吸热本领:比热容大 (小)表示物质的吸热本领强(弱).
(２)物质的温度改变的难易程度:比热容大(小)表示物质的温度难(容易)改变.
规律妙记
小练笔
题干并没有说两块金属的初始温度，有可能一块金属0℃一块金属100℃。
质量相同的两金属块,吸收相同的热量,升高的温度不同,则( )
A．升高温度较大的金属块比热容一定大
B．升高温度较大的金属块比热容一定小
C．温度高的金属块比热容一定大
D．温度高的金属块比热容一定小
B
知识点3
比热容的应用
几种物质的比热容[J/(kg·℃)] 水 ４．２×１０３ 冰 ２．１×１０３
酒精 ２．４×１０３ 沙子 ０．９２×１０３
煤油 ２．１×１０３ 铝 ０．８８×１０３
水银 ０．１４×１０３ 铜 ０．３９×１０３
不同物质的比热容不同，常见的比热容如下表：
常见的物质中,水的比热容最大,这就意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些.
生活中也有许多利用这一特性的现象,你能想到吗？
北方的冬天气温非常低，为了防止地窖的菜被冻坏，人们常常在地窖里放几桶热水。
因为水的比热容更大，放几桶热水到地窖里，热水降低温度释放的热量会更多一些。
夏天人们都愿意到海边去玩，为什么沙子很烫，水里却很凉快呢？
因为沙子的比热容小而水的比热容大，太阳照耀相同时间下，水跟沙子吸收的热量相同，所以沙子的温度变化更大。
小练笔
汽车发动机常用水作为冷却剂,这是因为水的________大;发动机把热量传递给水使水的内能增加是通过_______的方式实现的.
比热容
热传递
拓展延伸
城市热岛效应
城市热岛效应是指城市气温高郊区气温低的现象,产生原因主要是城市生产生活排放的废热多,且不易散失,造成气温升高;解决措施主要是增加城市绿地和水面面积,减小城市规模,减少污染等.
其实质就是通过水的比热容高，吸收的热量多，温度变化小。
知识点4
热量的计算
我们已经知道：
水的比热容是4.2×103J /（kg·℃）
表明1kg水温度升高1℃吸收的热量是4.2×J
那么只知道某物质的比热容，我们能否算出吸收的热量呢？
比热容的公式：
比热容(C)──单位质量某种物质温度变化1℃吸收的热量，数值上等于这一物质的比热容．
公式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.
例如水变成冰后，比热容就发生了变化。
几种物质的比热容[J/(kg·℃)] 水 ４．２×１０３ 冰 ２．１×１０３
Q吸＝cm(t-t0)
物体吸收热量的计算公式：
Q放＝cm(t0-t)
物体放出热量的计算公式：
针对题目要求不同，我们也要灵活运用公式。
t指的是最后温度 指的是初始温度
用酒精灯给水加热
热水兑冷水
所以在运用公式时，一定要把Δt与t0、t区别开来,不要混淆.题目中对于温度的说法,如“升高到”“降低到”均指的是末温t,而“升高了”“降低了”均指的是温差Δt.
m
t0
t
－－
－－
－－
－－
比热容
质量
加热前温度
加热后温度
Q放
Q吸
C
－－
－－
吸收的热量
放出的热量
例题：某家庭用热水器烧水时，使50kg的水由20℃升高到50℃，要吸收___________J的热量．[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
解：
m=50kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，t0＝20℃，t＝50℃
Q吸＝c水m(t-t0)
＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg
×(50℃-20℃)
＝ 6.3×106J
6.3×106
热量计算过程中，还要注意是否存在热平衡现象:两个温度不同的物体相互接触时,高温物体会放出热量,温度降低;低温物体要吸收热量,温度升高,最后两物体的温度相同。
如果题目中有关热平衡现象，一定要注意该过程中是否有热量散失，如果没有热量散失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即Q放=Q吸
由于热平衡，质量相等，所以Q吸=Q放，t= （80℃+0℃）=40℃
例题：将０℃的水和等质量的８０℃的水相混合,则混合后水的温度是_______ ℃;若将０℃的冰和等质量的８０℃的水相混合,结果发现,冰全部熔化成了水,但水的温度维持０℃,这个现象说明__________ .(不计热量损失)
40
熔化吸热
小练笔
天然气是常用的一种能源.某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60℃.已知水的比热容C水＝4.2×10３J/(kg℃),求:(１)这些水升高的温度;(２)这些水吸收的热量;
解：
（1）40℃
（2）已知条件：m=50kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，t0＝20℃，t＝60℃
Q吸＝c水m(t-t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg
×(60℃-20℃)＝ 8.4×106J
归纳总结
1．比热容
　　比热容是每个物质所具有的特性，比热容的大小只与物质种类和状态有关，与其他因素无关。比热容越大，表明吸收热量越多，温度变化越难。
2．热量的计算
　　灵活运用公式Q=CM△t，热量的转移必须有温度差，区分高温物体和低温物体，是否存在热平衡现象，注意“到”“至”等字眼的区别。
随堂练习
1.由公式Q吸 ＝cmΔt变形得到:C＝ mΔt,根据此式,下列说 法中正确的是( )
A．物质的比热容跟它吸收的热量成正比
B．物质的比热容跟它的质量大小成反比
C．物质的比热容跟它升高的温度成反比
D．物质的比热容大小可以用此式来量度,但其大小跟它吸收的热量、物体的质量及升高的温度都无关
比热容的定义
D
2.下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是( )
A．让热水流过散热器供暖
B．用循环水冷却汽车发动机
C．沿海地区昼夜温差较小
D．夏天在房间内洒水降温
D
比热容的应用
3.暑假去植物园游玩时，同学们的感受与物理知识的联系不正确的是（ ）
A、在园内散步时闻到花香，是升华现象
B、中午坐公园的椅子感觉很烫，是热传递改变了物体的内能
C、人出汗后，微风吹过感到凉爽，是因为汗液蒸发加快，带走了更多的热量
D、同学们感到植物园是避暑的好去处，是因为园内树木多且有人工湖，起到了调温作用
A
密度和比热容都是物质的一种属性，二者没有必然联系
热量的计算
4.用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3min时各记录一次温度,如下表所示.已知ρ水＝1.0×10３kg/m３,C水＝4.2×10３J/(kg·℃),ρ油 ＝0.8×10３kg/m３,加热的效率都为90％,油的 末温没有达到它的沸点,下列说法正确的是( )
A．这种油的比热容为1.68×10３J/(kg·℃)
B．这种油的比热容为2.1×10３J/(kg·℃)
C．因为这种油的密度比水小,所以它的比热容比水小
D．加热效率没有达到100％,是因为电加热器没有把电能全部转化为内能
B
解：
已知条件：Q水=Q油，m水=ρ水V，m油=ρ油V
因为Q水=c水m水（t水-t0）=c油m油（t油-t0）
所以c水ρ水V（t水-t0）=c油ρ油V（t油-t0）
4.2×103J/（kg·℃）×1.0×103kg/m3×（28℃-18℃）
=c油×0.8×103kg/m3×（43℃-18℃）
得：c油=2.1×103J/(kg·℃）
课堂小结
比热容
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，符号为c，单位焦千克每摄氏度
注意热平衡、“升高到”和“升高了”的差异
定义
应用
热量的计算
调节气候,取暖,作冷却剂
公式：
课后习题
1.质量之比为２∶３的甲、乙两种液体,当 它们吸收的热量之比为７∶５时,升高的温度之比为６∶５,则甲、乙的比热容之比为_________.
7:4
2.质量相等、初温相同的水和煤油，分别用两个相同的电加热器加热(不计热损失)，加热过程中温度变化如图所示，则下列判断正确的是( )
A.甲的比热容大，是水
B.乙的比热容大，是水
C.甲的比热容大，是煤油
D.乙的比热容大，是煤油
B
动手动脑学物理
1.关于比热容，下列说法中正确的是（ ）
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的质量越大，它的比热容越大
C.比热容是物质自身的性质，与质量、吸收或放出的热量均无关
【解析】比热容是物质本身的一种性质，它与物质吸收或放出的热量、质量等无关。
C
2.相同质量的铝和铜，吸收了相同的热量，下列说法中正确的是（ ）
A．铝上升的温度较高
B．铜上升的温度较高
C．铝和铜上升的温度相同
【解析】由于铝的比热容大于铜的比热容，当相同质量的铜和铝吸收相同热量时，铜上升的温度较高。
B
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？
【答案】阳光照在海水上，尽管海水吸收了许多热量，但是因为海水的比热容较大，吸收相同热量时，海水的温度变化比沙子小，所以感觉海水还是凉凉的。阳光照在沙子上，因为沙子的比热容小，吸收相同热量时，沙子的温度比海水上升得多，所以会感觉沙子烫脚。
4.质量为2 kg的某种物质温度从20℃升高到40℃时，吸收的热量是1.88×104J，该物质的比热容是多少？
【解析】由Q吸＝cm（t－t0）得c＝
= ＝0.47×103 J/（kg·℃）
【答案】0.47×103 J/（kg·℃）
5.有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5g。它的温度降低到20℃，要放出多少热量？
【解析】通过查表知铁的比热容是0.46×103 J/（kg·℃）,由放热公式Q放＝cm（t0－t）得铁钉放出的热量 Q放＝cm（t0－t）＝0.46×103 J/（kg·℃）×1.5×10－3 kg×（800℃－20℃）＝538.2 J。
【答案】538.2 J
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