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第一章 分子动理论与内能
第3节 比热容
1.通过实验探究，能比较不同物质的吸热能力，了解比 热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。
2.能用比热容知识解释简单的自然、生产、生活现象。
3.能根据比热容进行简单的热量计算。
大量的生活经验和实验说明，对同种物质的物体，吸收或放出的热量的多少，与物体质量的大小和温度的变化多少有关。
思考：
不同物质的物体，比如一杯水和一瓶沙子，在质量相等、温度变化也相同的情况下，吸收的热量是不是一样多呢？
比较不同物质的吸热能力
实验器材：
试管两支、酒精灯、水、铁砂、铁架台、温度计、停表。
实验步骤：
1.将质量相等的水和铁砂分别加入两只相同的试管中。
2.分别用同一酒精灯对水和铁砂进行加热。
3.用温度计测量水和铁砂的温度，将它们升高相同温度所需的时间记录在表格中。
比较不同物质的吸热能力
实验数据：
记录水和沙子分别上升5℃、10℃、15℃所需时间。
材料 升高5℃ 所需时间/s 升高10℃ 所需时间/s 升高15℃
所需时间/s
水
沙子
60
120
180
7
14
20
(1)升高相同的温度，水的加热时间长，即水吸收的热量多。
(2)换其他的两种质量相等的不同物质进行实验，在升高的温度相同时，吸收的热量一般不相等。
分析论证：
实验方法 ：转换法和控制变量法。
（1）控制变量法的运用：控制变量法的运用:实验中，控制水和铁砂的质量相同，升高相同的温度，比较加热时间的长短(替代吸收热量的多少).另外，还可控制水和铁砂的质量相同，加热相等的时间(替代吸收热量相等)，比较升高的温度。
（2）转换法的运用：相同的加热器在相同时间内放出的热量相等，通过加热时间的长短反映吸收热量的多少，即将“用相同的酒精灯加热时间的长短”替代吸收热量的多少。
A.实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力较强
B.在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的
C.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
D.实验中，加热相同的时间，末温低的物质吸热能力强
比较不同物质吸热的情况时，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，装置如图。下列说法正确的是 ( )
D
解析：实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力弱，A错误。在本实验中，物体吸热多少是由加热时间决定的，B错误。将沙子和水加热到相同温度时，水吸收的热量多，C错误。加热相同的时间，吸收的热量相等，末温低的物质吸热能力强，D正确。
知识点2
比热容
1. 物理意义 ：用来描述不同物质的吸热能力。
2. 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。
3. 定义式
4. 比热容的单位： J/(kg ℃)。
方法技巧
所谓比值定义法，就是用两个(或多个)物理量的比值来定义一个新的物理量的方法。用比值定义法定义的物理量有密度、速度和压强等。
5. 理解比热容
(1)比热容是物质本身的一种特性，它既不随物体质量的变化而变化，又不随物体吸收(或放出)热量的多少及温度的变化而变化。
(2)不同的物质比热容一般不同，在同一状态下同种物质的比热容相同。比热容反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种特性可以鉴别物质的种类。
(3)对于同种物质，比热容还与物质的状态有关，同种物质在不同状态下，比热容一般不同。例如，水的比热容是4.2 ×103 J/(kg ℃)，而冰的比热容是2.1 ×103 J/(kg ℃)。
(4)比热容还反映了物质温度改变的难易程度.质量相同的不同物质，当吸收或放出相同热量时，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。
6. 水的比热容及其应用
(1)在常见物质中，水的比热容较大，是4.2 ×103 J/(kg·℃)，其物理意义是质量为1 kg 的水温度升高(或降低)1℃时吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。它的显著特点是吸收(或放出)相同的热量时，温度变化幅度较小；升高(或降低)相同的温度时，吸收(或放出)的热量较多。
(2)水的比热容大的应用
①调节气候。沙漠地区和沿海地区相比，昼夜温差大，这是因为沙石、泥土等物质的比热容比较小。种植花草树木，能有效地改善气候，如图所示。
②用水作为冷却剂或导热介质，如图所示。
工厂里的冷却塔大多
用水作为冷却介质
北方楼房中的暖气用水
作为输运能量的介质
已知铜的比热容比铝的比热容小，下列说法正确的是( )
A．将一块铜的质量减小一半，它的比热容减半
B．质量相同的铜块和铝块，铜块的内能比铝块的内能小
C．质量相同的铜块和铝块，吸收相同的热量，铜块升高的温度多
D．质量和初温都相等的铜块和铝块，放出相等热量后相接触，热传递 的方向是从铜块传给铝块
C
解析：比热容是物质的一种特性，与质量无关；未知铜块和铝块的温度，不确定二者的内能大小；铜的比热容比铝的比热容小，放出相等热量后，铜块降低的温度多，而铜块和铝块初温相同，则铜块的末温较低，热传递的方向是从铝块传给铜块。
如果用Q吸表示吸收的热量、Q放表示放出的热量，用c表示比热容，用m表示质量，用t0表示物体原来的温度，用t表示物体后来的温度，那么：
（1）升温吸热：Q吸=cm（t-t0）
（2）降温放热：Q放=cm（t0-t）
知识点3
热量的计算
特别提醒
（1） 注意公式中各物理量的单位。
（2）公式只适合于物质状态不变时的吸热升温或放热降温。
（3）注意比热容的单位：不可去掉分母的括号写成“J/kg·℃”。
（4）注意认真审题：“升高”“升高了”不同于“升高到”。“升高”和“升高了”是指温度的变化量，即Δt；“升高到”是指末温，即t。
2. 计算物体初温和末温的方法
(1)已知初温求末温：先由Δt=求出物体升高(或降低)的温度，再由t =t0+Δt(或t =t0－Δt)来求末温。
(2)已知末温求初温的方法同上。
把质量为2kg，温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量是多少？
解析：从比热容表査知水的比热容是
c水=4.2×103J/(kg·℃)
即质量是1kg的水温度升高1℃时吸收的热量是4.2×103J；则2kg的水温度升高1℃时吸收的热量是
4.2×103J/(kg·℃)×2kg×1℃=8.4×103J；
把质量为2kg，温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量是多少？
2kg的水温度升高80℃-20℃=60℃时，吸收的热量是
4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J；
上述计算可以写成一个算式：
吸收的热量
Q=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J。
人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的________(填“热值”“热量”或“温度”)不同，完全燃烧0.28 m3 的天然气可放出________ J 的热量，这些热量若全部被水吸收，可让________ kg 的水温度升高20 ℃。［已知天然气热值q=3.0×107 J/m3，水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)］
热值
8.4×106
100
解析：干木柴和煤的放热本领不同，是因为它们的热值不同； 完全燃烧0.28 m3 的天然气放出的热量
Q=qV=3.0×107 J/m3×0.28 m3=8.4×106 J；
水的质量m= ==100 kg。
1.物体的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。
3.比热容反映了物质吸收或放出热量的能力。水的比热容最大，
为 4.2×103J/(kg·℃)。
4.热量Q=cmΔt，吸收热量Q吸=cm(t-t0)；放出热量Q放=cm(t0-t)。
2.比热容:质量为m的某种物质从外界吸收热量Q,温度升高了Δt，
则即是这种物质的比热容，用符号c表示。
