资源简介

(共17张PPT)
比热容的相关计算
沪科版·九年级物理全一册
复习导入
一、物体的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。
二、一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
三、比热容反映了物质吸收或放出热量的能力。水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)。
探究新知
提出问题：
水的比热容是多少？物理意义是什么？
知道了物质的比热容相当于知道了什么？
相当于知道了 1 kg的这种物质温度升高或降低 1 ℃ 时吸收或放出的热量。
如果物体的质量不是 1 kg，升高或降低的温度不是 1 ℃，那么物体吸收或放出的热量该怎样计算呢？
　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）：
（1）升温吸热：Q吸 = cm（t2 – t1）；
（2）降温放热：Q放 = cm（t1 – t2）。
热平衡
（1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。
（2）热平衡方程：Q吸 = Q放。
热量和热平衡
（1）如果某物体的比热容为 c，质量为 m，温度变化为 Δt，则物体吸收或放出的热量为 Q = cmΔt。
（2）此公式适用于物体温度改变时，物体吸收或放出热量的计算，对物态变化的过程不适用。
热量和热平衡问题的计算
（3）物体的温度升高时吸收的热量 Q吸 = cmΔt升 = cm(t-t0)；物体的温度降低时放出的热量 Q放 = cmΔt降 = cm(t0-t)，Δt 为物体温度的变化值，即物体高温值和低温值之差。
（4）在热传递过程中，当两个物体之间只有热传递而没有热量的损失时，根据热平衡，则有 Q吸 = Q放。
热量和热平衡问题的计算
例题：如图所示，电水壶中装有质量为 2 kg，温度为 20 ℃ 的水。通电后将水加热到 100 ℃，水吸收的热量是多少？
解：由题意可得，水的质量 m = 2 kg，水的初温度 t1 = 20℃，水的末温度 t2 = 100℃，水的比热容 c = 4.2×103J/(kg·℃)。
由公式 Q吸 = cm(t2-t1) 可计算水吸收的热量为
Q吸 = 4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100℃ – 20℃)
= 6.72×105 J。
所以，水吸收的热量为 6.72×105 J。
讨论：从能量转化的角度看，用电水壶烧水，其发热装置供给的能量与水吸的热量哪个更大？
用电水壶烧水时，发热装置供给的电能大于水吸收的热量。
因为在电能转化为热能的过程中，除了部分热量被水吸收用于升温外，其他热量还会散失到壶体、空气等环境中，导致能量损耗。因此，水吸收的只是其中的一部分能量。
练习1 使20g冰的温度从-10℃升高到0℃，但未熔化成水，需要吸收多少热量？如果这些热量是由温度从5℃降低到0℃的水供给的，需要多少克5℃的水？［冰的比热容2.1×103J/(kg·℃)］
解：m冰=20 g=20×10-3 kg，Δt冰=0℃-(-10℃)=10℃，冰吸收的热量Q吸=c冰m冰Δt冰=2.1×103 J/(kg·℃)×20×10-3 kg×10℃=420 J；
由题知，冰升高温度吸收的热量由水降温放热提供，即Q吸=Q放=c水m水Δt水，Δt水=5℃-0℃=5℃，需要水的质量：
练习2 在1标准大气压下，把一质量为500g的高温物体投入质量为8kg、温度为20℃的水中，如果物体放出的热量是2.73×106J，不计热量损失，则水的温度会升高到____℃。
解析：解答本题的关键是根据热量公式推出 ，且要分清“升高到”与“升高了”的区别。本题“升高到多少”即求水的末温。
根据热量公式Q = cmΔt，得水升高的温度为：
由于t0+Δt=20℃+81.25℃=101.25℃＞100℃，又因在标准大气压下水沸腾后温度会保持100℃，故水的末温为100℃。
100
课堂小结
　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）：
（1）升温吸热：Q吸=cm（t2-t1）；
（2）降温放热：Q放=cm（t1-t2）。
随堂练习
1.水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（ ）。
A.让流动的热水流过散热器供暖
B.汽车发动机用循环水冷却
C.夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗
D.夏天洒水降温
D
2.以下四种现象中，与水的比热容有很大关系的是（ ）（多选）。
A.汽车的发动机用循环流动的水来冷却
B.生活中往往用热水取暖
C.夏天洒水降温
D.滩涂湿地温差小
A B C D
ABD
3.有一根烧红的铁钉，质量是20g，温度是900℃，若它的温度降低到400℃，放出的热量是多少？［c＝0.46×103J/（kg·℃) ］
解：铁钉放出的热量
Q ＝c·m·Δt
＝ 0.46×103J/(kg·℃) ×0.02kg×(900℃－400℃)
＝4.6×103J
答：铁钉放出的热量是4.6×103J。
4.若100g水从20℃升温至90℃，要吸收多少热量？一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量？[c水=4.2×103J/(kg·℃)，c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]
解：水吸收的热量Q吸 = c水m水Δt =4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg
×(90℃－20℃)=2.94×104J。
铁钉放出的热量Q放=c铁m铁Δt=0.46×103J/(kg·℃) ×0.01kg
×(1000℃－25℃)=4.485×103J。
5.把100g、80℃的热水跟250g、10℃的冷水相混合，混合后的温度为28℃，求热水放出的热量和冷水吸收的热量？
解：热水放出的热量
Q放 = cmΔt = 4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(80℃－28℃)
=2.184×104J
冷水吸收的热量：
Q吸 = cmΔt = 4.2×103J/(kg·℃)×0.25kg×(28℃－10℃)
=1.89×104J(共26张PPT)
沪科版·九年级物理全一册
比热容及其应用
情境导入
凉
热
中午，同样在太阳的照射下，为什么沙子这么烫，而海水却这么凉呢？
凉
热
在傍晚，为什么海水热而沙子凉？
为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？
猜想：沙子吸热升温比水快，沙子放热降温比水快。
探究新知
提出问题：
物质吸收的热量与哪些因素有关？
在质量和升高温度相同的情况下，不同物质吸收的热量相同吗？
如何比较物体温度变化时所吸收（或放出）的热量？
知识点1 探究物质吸热或放热规律
生活事例：
1.烧开一壶水和烧开半壶水需要的热量一样多吗？
2.把一壶水烧开和烧成温水需要的热量一样多吗？
小结：
对于同种物质（如水），水吸收的热量与水的质量（m）和升高的温度（Δ t）有关；
质量越大，吸收的热量越多；
温度升高的度数越多，吸收的热量越多。
思考：物体吸收热量除了跟物体的质量和温度的变化有关，还跟哪些因素有关？
使相同质量的铜和铁升高相同温度，需要的热量相同吗？
铜块
铁块
使它们升高相同的温度，吸收的热量一样多吗？
做
学
中
实验目的：
探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同。
设计实验与制定计划：
在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油，用同样的电加热器分别浸入两液体中对其加热。电加热器浸入液体，可认为电加热器放出的热量被液体完全吸收。因此在两液体升高温度相同的情况下，加热时间越长的液体从热源吸热越多，从加热时间就可比较液体吸收热量的多少。
探究不同物质的吸热能力
实验器材：
两只相同的电加热器、两只相同的烧杯、质量相同的水和食用油、两支温度计、秒表。
实验步骤：
点击图片播放视频
实验数据：
液体名称 液体质量 m/g 液体初温 t1/℃ 液体末温 t2/℃ 加热时间 t/min
水
食用油
水
食用油
分析论证：
用相同的热源，给质量相同的水和食用油加热，升高相同的温度，其吸收的热量是相同的。但水需要的加热时间比食用油长，表明水吸收的热量多, 即不同的物质吸热本领不同。
大量实验表明：
相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常相同；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常不同。
如何科学地比较不同物质的这种特性呢？
知识点2 物质的比热容
1. 比热容
比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比。用字母 c 表示。
定义
焦每千克摄氏度，符号J/(kg · ℃)
单位
——反映物质吸收与放出热量的能力
科学家对以上现象进行了详细研究，并由此揭示出物质的一种特性，这种特性被称为比热容。
公式
单位：J/(kg·℃)
吸收的热量
单位：J
质量
单位：kg
升高的温度
单位：℃
科学表明，同种物质温度降低 1 ℃ 所放出的热量与升高 1 ℃ 所吸收的热量是相同的。
吸收(或放出)的热量
升高(或降低)的温度
c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃)
试一试：说出水的比热容的物理意义
1 kg 水温度升高/降低 1 ℃ 吸收/放出的热量是 4.2×103 J。
c 油= 1.97×103 J/(kg·℃)
2. 常见物质的比热容
物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 物质 比热容c/[J/(kg·℃)]
水 4.2×103 铝 0.88×103
酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103
煤油 2.1×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
蓖麻油 1.8×103 汞 0.14×103
砂石 0.92×103 铅 0.13×103
一些常见物质的比热容
1. 表中谁的比热容最大？
2. 同种物质的比热容是一直不变的吗？
3. 你还有哪些发现？
水
不是，如水和冰
煤油和冰的比热容相同，等等
归纳
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。
水的比热容大，在质量一定的条件下水升高相同温度时，吸热多，用水作冷却剂效果好。
水的比热容大，在质量一定的条件下水降低相同温度时， 放出的热量多，用热水取暖效果好。
3. 比热容的应用
为什么沙漠地区昼夜温差较大，而沿海地区昼夜温差较小？
海滨24℃~32℃
沙漠5℃~42℃
海水的比热容大，沙石比热容小，白天在受太阳照射条件相同时，海水的温度变化更小，沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚放热，沿海地区温度降低也小。
质量相等，吸收相同的热量时，比热容大的温度变化小
为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？
海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同；
海水的比热容比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子少；
没有日照时，海水降温比沙子少。
随堂练习
1.沿海地区，昼夜温差较小，而内陆沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为（ ）。
A.海水的密度小，砂石的密度大
B.海水的比热容大，砂石的比热容小
C.海水的内能多，砂石的内能少
D.海水吸收热量少，砂石吸收热量多
B
2.将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球（c铝>c铁>c铜），浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度______。从沸水中吸热最多的是______球，吸热最少的是______球。
相同
铝
铜
3.若将一瓶煤油倒去一半，则留下的一半（ ）。
A.密度不变，比热容变为原来的一半
B.密度和比热容都不变
C.比热容不变，密度变为原来的一半
D.密度、比热容都变为原来的一半
B
4.下列说法正确的是（ ）。
A.一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一
B.吸收热量多的物质，比热容一定大
C.高温物体放出热量一定多
D.质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度
D
5.下列物质的比热容发生改变的是（ ）。
A.一杯水倒掉半杯
B.水凝固成冰
C. 0℃的水变成4 ℃的水
D.将铁块锉成铁球
B
课堂小结
　　一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容。
　　比热容用符号c 表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg · ℃)。

展开更多......

收起↑