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第十三章 内能
第三节 比热容
夏天的午后,沙子热得烫脚,而海水却很凉爽;
到了傍晚,沙子很快变凉,而海水却还很温暖。在同样的日照条件下,为什么沙子和海水的温度不同呢?
一. 物质的吸热能力
由生活经验判断物体吸热多少
一壶水
这说明物质吸热多少与 有关
1.将温度相同的一壶水和半壶水都烧开,用时较长的是 ,吸热较多的是 。
一壶水
质量
2.将一壶冷水和一壶温水都烧开,用时较长的是 ,吸热较多的是 。
冷水
冷水
这说明物质吸热多少与 有关
升高的温度
可能与物质的种类有关。
(一)比较不同物质吸热的情况
1.提出问题:
(1)升高相同的温度时,不同物质的吸热多少是否相同。
(2)吸收热量相同时,不同物质升高的温度是否相同。
结合沙子与海水的例子,猜想一下,物质吸热的多少还与什么因素有关?
2.猜想:
合理即可
3.实验器材:
相同规格的电加热器两个、天平、停表、相同规格的烧杯两个、温度计、初温相同的水和食用油。
4.方法:
控制变量法
用加热时间的长短来反映吸收热量的多少
转换法
用相同的电加热器分别给质量相等的水和食用油加热,纪录加热时间、初温、末温及升高的温度:
(1)让水和食用油升高相同的温度,比较加热时间长短;
(2)加热相同的时间,比较升高的温度。
4.实验设计:
结论1:升高相同的温度,对水的加热时间 ,水吸收的热量 ,说明水的吸热能力 。
5.实验记录
长
多
强
物质种类
质量/g
初温/℃
末温/℃
温度变化/℃
加热时间/min
水
食用油
100
100
15
15
45
45
30
30
10
5
结论2:加热相同的时间时,吸收的热量相同,水升高的温度 ,说明水的吸热能力 。
5.实验记录
少
强
物质种类
质量/g
初温/℃
末温/℃
温度变化/℃
加热时间/min
水
食用油
100
100
15
15
45
79
64
30
10
10
实验中的加热装置选择相同规格的电加热器,没有选择酒精灯,为什么?
选择相同规格的电加热器,可以保证相同时间内提供的热量相同。如果采用酒精灯加热,相同时间内提供的热量很难控制。
思考
通过上述实验我们知道,影响物质吸热多少的因素有 、 、 ,而且不同物质的吸热能力是不同的,那我们怎样表示这种能力的大小呢?
质量
升高的温度
物质的种类
引入比热容这个物理量!
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温度的乘积之比,叫做这种物质的比热容。
是温度的变化量
二. 比热容
2.符号:
3.公式:
c
4.单位:
J/(kg·℃)
反映了物质吸、放热能力的强弱,
比热容越大,吸、放热能力越强
5.物理意义:
6.数值意义:
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.
二. 比热容
读作焦每千克摄氏度
如水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)
它的数值意义是1kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J
煤油的比热容是2.1×103J/(kg·℃),它的数值意义是什么?
1kg的煤油,温度升高1℃所吸收的热量是2.1×103J
单位质量的某物质,温度升高1℃吸收的热量
和降低1℃所放出的热量是相等的。
强调
(1)物质种类不同,比热容一般不同
(2)表格中水的比热容最大
(3)同种物质状态不同,比热容不同
根据下表,得出信息
7.比热容的理解
比热容是物质的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与物质的质量、吸收(放出)的热量、温度的变化无关。
三. 比热容的相关计算
物理量及其符号
J/(kg·℃)
单位
热量,Q
比热容,c
质量,m
J
kg
温度的变化量,△t
℃
初温,t0
末温,t
℃
℃
求热量的公式
Q吸=cm(t - t0)
Q放=cm(t0 - t)
Q=cm△t
例1:把1kg温度为30℃的水加热到90℃,这个过程中水吸收的热量是多少?水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)
Q吸=cm △t
=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(90℃-30℃)
=2.52×105J
解:
例2:质量为50kg的钢锭,温度从1300℃降到100℃, 放出的热量是多少?钢的比热容是0.46×103J/(kg·℃)
Q放=cm △t
=0.46×103J/(kg·℃)×50kg×(1300℃-100℃)
=2.76×107J
解:
1.由公式 可知,质量相同的不同物质,当吸收或放出相同热量时,比热容较大的物质温度变化小。
三. 比热容的应用
2.由公式 可知,质量相同的不同物质,当升高或降低相同的温度时,比热容较大的物质吸收或放出的热量较多。
3.具体应用
(1)冬天用热水取暖
(2)汽车用水冷却发动机
(3)调节气候,如沿海地区冬暖夏凉
你现在能解答沙子和海水温度不同的问题了吗?
相同质量的水和沙子,白天吸收相同的热量,由于水的比热容比沙子大,所以水升高的温度比沙子少,水的温度就低一些。
思考
相同质量的水和沙子,夜晚放出相同的热量,由于水的比热容比沙子大,所以水降低的温度比沙子少,水的温度就高一些。
课堂小结
1.比较不同物质的吸热情况
2.比热容
定义
单位
物理意义
公式
3.比热容的应用
课堂练习
1.在“比较不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如下图所示
甲
乙
(1)实验中应取质量 甲、乙两种液体分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热。当它们吸收相同热量时,通过比较 来判断物质吸热能力的强弱。
相等
升高的温度
(2)通过实验,记录数据如下表所示。甲、乙两种液体从开始加热到58℃,二者吸收热量的关系为Q甲 (选填“大于”“小于”或“等于”)Q乙。
大于
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 34 42 50 58 66
乙的温度/℃ 34 46 58 70 82
(3)分析实验数据可知 液体的吸热能力强。
甲
2.甲、乙两个物体质量之比是4:1,比热容之比是2:3,
吸收相同的热量后升高温度的比是 。
解:
3:8
3.下列事例中不是运用水的比热容较大的特性的是( )
A.夏天,在地上洒水会感到凉快
B.冬天,暖气用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
A
4.对于公式 下列说法正确的是( )
A.比热容和热量成正比
B.比热容和质量成反比
C.比热容和温度的变化成反比
D.比热容和质量、热量、温度的变化无关
D
5.一个瓶子装有质量为0.5kg、初温为25℃的水,把它放入冰箱,一段时间后,水的温度变为5℃,则这瓶水的内能减少了 J[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
4.2×104
本节课到此结束,
再见