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第十三章 内能
13.3 比热容
同样的日照条件，海水的温度和沙滩不一样。白天，海水凉，沙滩烫脚。傍晚，沙滩凉了下来，海水却还暖暖的，这是为什么呢？
想一想
1．比较不同物质的吸热本领
一、比热容
实验方案：加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度。比较它们吸收热量的多少，看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
1、怎样获得质量相同的水和酒精？
2、怎样比较水和油吸收热量的多少？
用天平测量
说明：规格相同的电加热器，在相同时间内放出的热量相同，可以认为液体在相同时间内吸收的热量是相同的。
想一想
通过比较液体的加热时间来比较吸收的热量的多少。加热时间越长，则吸收的热量越多。
时间／min ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ 8 质量 加热时间代表吸收热量的多少
油的温度／０Ｃ 21 34 42 48 55 相等 水的温度／０Ｃ 21 27 32 37 40 45 51 55 相等 数据记录
1．比较不同物质的吸热本领
一、比热容
1．比较不同物质的吸热本领
一、比热容
实验现象：
等质量的水和食用油，升高相同温度，水需要的加热时间更长，水比食用油吸收热量多。
1．比较不同物质的吸热本领
一、比热容
质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同。所以物质的种类会影响到物质对热量的吸收。
实验结论：
2．比热容
一、比热容
为了描述不同物质的吸热能力，我们就引入比热容的概念。
（1）、定义：一定质量的某种物质，在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。
（2）、公式：Q=cmΔt
（3）、单位：焦/（千克·摄氏度） J/（kg·℃ ）
符号：C
2．比热容
一、比热容
（4）、物理意义： C水=4.2×103J/（kg·℃）
1kg的水温度升高1 ℃所吸收的热量为4.2×103J。
1kg的水温度降低1 ℃所放出的热量为4.2×103J。
1kg的水温度升高（降低）1 ℃所吸收（放出）的热量为4.2×103J。
2．比热容
（5）、比热容特点：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,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。
一、比热容
常温常压下常见物质的比热容J/(kg · ℃)
水 4.2×103 沙石 0.92×103
酒精 2.4×103 铝 0.88×103
煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103
蓖麻油 1.8×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
空气 1.0×103 水银 0.14×103
①比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容；
②水的比热容最大；
③不同种物质的比热容一般不同；
④物质的比热容还与物质的状态有关，如水和冰。
二、比热容与生活
质量相同的不同物质，当吸收或者放出相同热量时，比热容大的物质温度变化较小。比热容小的物质温度变化较大。
你能否解释这一现象吗？
海水的比热容比沙子的比热容大，所以在吸收的热量相同时，海水升温比沙子慢；没有日照时，海水降温比沙子慢。
同样的日照条件，海水的温度和沙滩不一样。白天，海水凉，沙滩烫脚。傍晚，沙滩凉了下来，海水却还暖暖的，这是为什么呢？
三、热量的计算
知道了水的比热容是4.2×103 J/(kg · ℃)，你能计算出0.4 kg的水，温度从20 ℃升高到70 ℃，需要吸收的热量吗？0.4kg水温度从100 ℃降温到70 ℃需要放出的热量呢？
1、吸热公式：
Q吸=cm(t-t0) 或 Q吸=cmΔt
2、放热公式：
Q放= cm(t0-t) 或 Q放= cmΔt
1、吸热公式：
Q吸=cm(t-t0) 或 Q吸=cmΔt
2、放热公式：
Q放= cm(t0-t) 或 Q放= cmΔt
公式中各物理量的含义：
Q吸：物质吸收的热量；
Q放：物质放出的热量；
c: 物质的比热容；
m： 物体的质量；
t0： 物体原来的温度（初温）；
t： 物体后来的温度（末温）；
Δt： 变化的温度 Δt=t-t0或Δt= t0- t
三、热量的计算
例1：质量为2kg的铝块温度从30℃升高到40℃，铝块吸收的热量是多少？
Q吸=cmΔt =0.88×103J/(kg ℃) ×2kg×（40℃-30℃）＝1.76×104J
例2：1t水在烈日照射下，温度升高20℃吸收了多少热量？
Q=Cm△t=4.2×103J/kg ℃×1000kg×20℃=8.4×107J
例3：已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），则质量为2kg的水，温度由25℃降低到20℃放出的热量是多少？
Q放=cm（t0﹣t）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（25℃﹣20℃）=4.2×104J
练一练
1.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
练一练
2.没有装满水的容器放入冰箱，在容器内的水结成冰的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．比热容改变，内能减少，温度不变
B．比热容改变，内能和温度不变
C．比热容、内能和温度都减少
D．比热容、内能和温度都不变
A
练一练
3.探究“比较不同物质的吸热能力”时，同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置图．下列说法正确的是（ ）
A．在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的
B．实验中，加热相同的时间，
末温低的物质吸热能力强
C．实验中，沙子吸热升温较快，
说明沙子吸热能力较强
D．实验中，将沙子和水加热到相同温度时，
它们吸收的热量相同
B
练一练
4.已知c水＞c煤油＞c干泥土，如果让质量初温相同的水煤油干泥土吸收相同的热量，那么末温最高的是（ ）
A.水 B. 煤油 C.干泥土 D. 无法判断
C
5、海边的昼夜温差比沙漠地带要小得多，这主要是因为水的____________比较大的缘故，相同质量的海水和沙石，吸收相同的热量后，_______的温度升高得少。
比热容
水
练一练
6.小明购买了一只容积为1.2L的电热水壶。他往壶中装满了温度为25℃的水，若使壶中的水加热至沸腾，需要吸收_________________J的热量。[标准大气压下、ρ水=1.0×103kg/m3、c水=4.2×103J/(kg·℃)]
3.78×105
m= ρ水V= 1.0×103kg/m3 × 1.2×10-3m3 =1.2kg;
Q吸=cmΔt =4.2×103J/(kg ℃) ×1.2kg×（100℃-25℃）＝3.78×105J
练一练
7.在标准大气压下，1.5kg初温为90℃的水吸收6.93×104J的热量后，它的末温为 ℃
[c水=4.2×103J/（kg ℃）]．
100
由Q吸=cm（t-t0）得t-t0 = Q吸/cm =10℃，
所以末温度t=100℃。
8.质量为500g的某种金属，温度从100℃降低到
20℃，内能减少了3.5×104J。求这种金属的比热容？
练一练
由Q放=cm（t0-t）
得：c= Q放/m （ t-t0 ），
带入数据解得c= 0.875×103J/(kg ℃)
你学会了什么？第13章 内能
第3节 比热容
【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自然现象。
3.能根据比热容进行简单的热量计算。
4.水的比热容较大的实际意义。
【重点】
1.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。
2.能根据比热容进行简单的热量计算。
3.水的比热容大的实际意义
【难点】
理解比热容概念并能利用它解释有关现象
【自学反馈】
1.根据生活经验，我们会发现烧一壶水所用的时间比烧半壶水所用的时间要长，说明物体所吸收的热量与_________有关。
2.把一壶水烧成沸水比烧成温水所用的时间长，说明了物体所吸收的热量的多少与________有关。
3、相同质量的水和沙子，当温度升高的度数也相等时，吸收的热量是不是一样多呢？ 。说明了物体所吸收的热量的多少与________有关。
4．热量是看不见，摸不着的，你是通过什么知道水吸收热量多少的呢？ 。
5.如果我们用Q表示物体吸收或放出的热量，物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式Q = 。
m表示 ，单位 ；C表示 ，单位 ；
△t表示 或者 单位 ；
1Kg的水温度升高1℃，所吸收的热量为 ________ J；
1Kg的水温度升高2℃，所吸收的热量为 J；
2Kg 的水温度升高1℃，所吸收的热量为 J；
2Kg 的水温度升高2℃，所吸收的热量为 J；
知识点一：比热容
1.探究不同物质吸热能力实验
（1）物体吸热的多少与质量，升高的温度，物体本身有关，因此探究比较不同物质的吸热能力的过程中需要用到控制变量法。
（2）由于热量是看不见，摸不着的，所以在实验中应采用相同加热器加热，通过比较加热时间即可比较物质的吸热多少。实验中是通过观察水和食用油升高同样温度吸收热量是否相等来验证其吸热性能是否相同。
（3）实验表明，不同物质，在质量相等，升高的温度相同时，吸热不同。为了揭示物质的这种特性，引入了一个新的物理量——比热容。
【典例1】某小组进行了如图所示的方法探究比较不同物质的吸热能力。
（1）探究过程中用到的科学方法是这种方法是 。
（2）要控制吸收热量相同，你采用的方法是 。
（3）实验中要比较不同物质吸收热量的多少，应该通过 来比较。
（4）某组同学按照课本组装器材，并进行实验，后将实验数据填入下表格中。
下表是他的实验数据记录：
烧杯号 液体 质量(g) 初温(℃) 末温(℃) 加热时间(min)
1 水 200 20 28 8
2 水 100 20 28 4
3 煤油 200 20 28 4
4 煤油 200 20 24 2
请根据表中的实验记录回答：
①比较1、2记录，得出的结论是___________________________________；
②比较3、4记录，得出的结论是___________________________________；
③比较1、3记录，得出的结论是___________________________________；
④通过实验得出的结论是：相同质量的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度 （选填“相同”或“不同”），这说明物体吸收热量的多少与 有关。
2.比热容
（1）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叫做这种物质的比热容。
（2）单位：焦每千克摄氏度，符号：
（3）比热容是物质的特性。同种物质的比热一定，不同种物质的比热容一般不。
（4）水的比热容：；物理意义：1kg的水温度升高（降低）1℃ 所吸收（放出）的热量为4.2×103J
（5）物质的比热容与物质状态有关，如：冰和水
（6）所有物质中水的比热容最大。一般情况下固体比液体比热容小。
特别提醒：①比热容是物质本身的一种特性。是由物质本身决定的，与物体的质量大小、温度高低、升高或降低温度的多少、吸收或放出热量的多少等因素无关。
②当物质的状态发生改变时，比热容改变。
③比较两种物质吸收热多少时考虑物质的比热容、质量和温度升高的度数这三个因素，吸收多少与物体的温度无关，与物体升高的度数有关。
④比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量，在相同条件下不同的物质吸收（或放出）相同的热量，物体的温度不同，比热容小的温度变化大；相同质量的不同物质，升高（或降低）相同的温度，吸收（或放出）的热量不同，比热容大的吸收（或放出）的热量多，正是由于这一特性，自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。
⑤如果把一杯水倒去一半，所剩部分的水的比热容是_________ J/(Kg.℃)，还有 也有类似的性质。所以要鉴别物质可以通过 和 来鉴别。
【典例2】小明根据下表所提供的几种物质的比热容得出以下几个结论, 其中正确的是( )
几种物质的比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 砂石 0.92×103
煤油 2.1×103 铝 0.88×103
水银 0.14×103 铜 0.39×103
A．液体的比热容不一定都比固体大
B．质量相等的水和煤油, 吸收相等热量后, 煤油的温度变化大
C．同一物质发生物态变化后, 比热容不变
D．质量相等的铝块和铜块升高相同的温度, 铝块吸收的热量多
3.比热容的计算
（1）物体吸收的热量与质量成正比，与升高的温度成正比，与物质的比热容成正比，计算公式：Q吸＝cm(t－t0)。
（2）物体放出热量计算公式：Q放＝cm(t0－t)。
（3）热量的公式进行相关计算时，单位要统一。
物理量 单位
Q J
m kg
t、t0、Δt ℃
c J/（kg·℃）
【典例3】（1）在标准气压下，将0.5Kg，20℃的水烧开，需要吸收多少热量？
（2）质量为5kg的热水，从100℃降到80℃放出的热量是多少？
4.水的比热容较大的在生活中的应用和现象：
（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）很多热而自身的温度却变化不多，有利于调节气温。
【典例4】解释人们常用冷水冷却发动机的原因？解释冬天人们用热水来取暖的原因？
【典例5】我国许多城市中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若某一人工湖湖水吸收一定热量，水温升高2℃。若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石【变式1】为了比较甲乙两种物质吸热本领的大小, 小明做了如图所示的实验. 如图所示, 用两个相同的电加热器分别给质量相同的甲、乙两种物质加热(不考虑热损失), 实验数据如下表, 则在加热时间相同的情况下, 甲比乙温度升高的得 , (选填：“多”或“少”)如果要使质量相同的甲和乙升高相同温度, 吸收的热量最多， 吸热本领强。
加热时间(min) 1 2 3 4 5 6
升高温度(℃) 甲 1 2 3 4 5 6
乙 2 4 6 8 10 12
加热时间(min) 1 2 3 4 5 6
升高温度(℃) 甲 2 4 6 8 10 12
乙 1 2 3 4 5 6
【变式2】下表是一些物质的比热容[J/（kg ℃）]：
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
根据表中数据，下列判断正确的是（ ）
A．物质的比热容与物质的状态无关
B．100g水的比热容是50g水的比热容的两倍
C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大
D．寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，主要是因为水的比热容较大
【变式3】铜的比热容是铅的比热容的3倍。质量相同的铜块和铅块，若它们升高的温度之比为1∶2，则它们吸热之比为？
【变式4】小杨家的电热水器内装有5L的水，该热水器中水的温度从20℃升高到40℃，求这些水吸收的热量？（C水=4.2×103J/（kg．℃）
【变式5】一个温度是40 ℃的铁球，吸收2.3×103 J的热量后，温度上升到90 ℃，求铁球的质量？〔铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃)〕
【变式6】请解释下列现象：我国新疆地区有“早穿棉袄，午穿纱，抱着火炉吃西瓜”的说法的原因？沿海地区的昼夜温差比内陆小的原因？
【拓展1】把200g的物块加热到98℃，然后投入到12℃的80g的水中，混和后的温度为18℃，若不计热损失，请求出该物质的比热容？该物质是什么？
【拓展2】如图所示, 若x轴表示时间, y轴表示路程, 则该图像反映了甲、乙两物体做匀速直线运动路程与时间的关系. 若x轴和y轴分别表示其它的物理量, 则该图像又可以反映在某种情况下, 相应的物理量之间的关系. 根据表一、表二所提供的几种物质的比热容和密度, 判断下列说法中错误的是( )
物质 比热容/J·(kg·℃)-1 物质 比热容/J·(kg·℃)-1 物质 密度/kg·m-3 物质 密度/kg·m-3
水 4.2×103 冰 2.1×103 纯水 1.0×103 冰 0.9×103
酒精 2.4×103 砂石 0.92×103 硫酸 1.8×103 干松木 0.5×103
水银 0.14×103 铁 0.46×103 水银 13.6×103 铜 8.9×103
A．x轴表示物体升高的温度, y轴表示物体吸收的热量, 在描绘出等质量的水和冰吸收热量和升高温度关系的图像中, 甲应为水的关系图像
B． x轴表示物体升高的温度, y轴表示物体吸收的热量, 在描绘出等质量的砂石和铁吸收热量和升高温度关系的图像中, 甲应为砂石的关系图像
C． x轴表示体积, y轴表示质量, 在描绘出硫酸和冰的质量和体积关系的图像中, 甲应为冰的关系图像
D． x轴表示体积, y轴表示质量, 在描绘出纯水和干松木的质量和体积关系的图像中, 甲应为纯水的关系图像
甲
乙
x
y
甲
乙
6
