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第13章 内能
13.3 比热容
【思 考】
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？
同样的日照情况下，为什么沙子和海水升高的温度不同呢？是因为沙子和水是不同的物质么？
用不同物质比一比吧！
想一想
看看不同种类的物质，吸收热量的性质是否相同.
1.比较不同物质吸热的情况
做一做
一.比热容
（1）比什么？拿谁比？怎么比？
（2）怎么知道哪种物质吸收热量多？
（3）要记录哪些数据？
实验准备
进行实验
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.
由本次实验可以看出，水和食用油吸收热量的差异，是由它们的种类决定的.
实验结果
经过科学测定，发现一般情况下，不同的物质，在质量相等、升高温度相同时，吸收的热量不同.物质的这种性质，用物理量比热容来表示.
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，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 · ℃) .
2、什么是比热容
水的比热容是：
c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃)
色拉油的比热容是：
c 油= 1.97×103 J/(kg·℃)
尝试说出水的比热容的物理意义：
1 kg水温度升高或降低1 ℃吸收或放出的热量是4.2×103 J.
认识比热容
【注 意】
单位质量的某种物质，温度降低 1℃所放出的热量，与他温度升高 1℃所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容.
比热容是反映物质自身性质的物理量.不同的物质，比热容一般不同.
D．比热容是物质的特性之一，可以用来鉴别物质……（ ）
学会查物质的比热容表
关于比热容，下面几种认识对不对？
A．1 kg沙石，温度升高1 ℃，大概要吸收920 J的热量……（ ）
B．液体的比热容都比固体大……（ ）
C．同一种物质，比热容是相同的…（ ）
一些物质的比热容 物质 比热容 c / [J·(kg·℃)－1] 物质 比热容 c / [J·(kg·℃)－1]
水 4.2×103 铝 0.88×103
酒精 2.4×103 干泥土 约0.84×103
煤油 2.1×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
色拉油 1.97×103 水银 0.14×103
沙石 约0.92×103 铅 0.13×103
√
√
×
√
注 意
质量相同的不同物质，当吸收或放出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小.因此，比热容大的物质对调节温度有很好的作用.
1.水的比热容较大.
2.当环境温度变化较快是，水的温度变化相对较慢.
3.生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成严重损害.
从表中可以看出：
因为水的比热容较大，与其他物质相比，在降低相同的温度时，水能放出更多的热量.
用水来加热的例子：热水袋用热水取暖；北方农村培育秧苗时，总是在傍晚时要向田里多灌一些水，保持秧苗在夜间温度下降时不会冻坏.
用水来散热的例子：汽车用水来冷却；工厂用水来冷却零件；有的电脑用水来冷却 CPU .
另外，水面积大的地方对气温有调节作用，能缓解“热岛效应”等.
想想议议
我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖.用水做运输能量的介质有什么好处？生活中、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？
想想这是为什么呢？
（1）吐鲁番夏天最高温度大多在四十多摄氏度，居中国之首，而火焰山又是吐鲁番最热的地方，其表面温度最高曾达到八十多摄氏度。但一到晚上气温一下子就降到二十多摄氏度，空调都不用开 .
火焰山的温度计
3、用比热容的知识解释一些现象
（2）昆明，又名春城，是云南省的首府.昆明的周边，现在滇池南北长约40千米，东西宽约8千米，总面积300平方千米，湖岸线长163.2千米，最大水深10.4米，平均水深4.4米.那里的气候宜人，四季如春，这与滇池密切相关.你知道其中的缘故吗？
谈起夏日海风，你可知道，在沿海地区陆地表面的气温比海面的气温昼夜变化显著，白天和夜晚的风向往往是不同的，你知道白天风是从哪里吹向哪里？夜晚呢？
为什么？
钢筋水泥都市，给我们的生活带来方便的同时，也给我们带来诸多不便，比如，炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3 ℃ ～ 5 ℃，这就是热岛效应，应该如何应对呢？
种草种树，增加水蒸气蒸腾，来调节气温.
修建人工湖，利用水的吸热本领强，来调节气温.
D
2.为探究不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质 A 和 B ，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，温度随时间的变化图像如图所示.在实验中必须使用的测量工具有钟表和＿＿＿；由图像可判断＿＿物质的比热容大.
1.关于比热容，下列说法正确
的是【 】
A.温度越高，比热容越大
B.物质放热越多，比热容越大
C.物质的质量越大，比热容越小
D.物质的比热容与质量和温度无关
温度计
B
练一练
A B D
A B C D
3.以下四种现象中，与水的比热容有很大关系的【 】（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
想想议议
已知铝的比热容是0.88×103J/(kg ·℃)，这表示质量是1kg的铝块温度升高1℃时吸收的热量是0.88×103J.计算：
(1) 质量为2kg的铝块温度升高1℃时吸收的热量是____________J.
(2) 质量为2kg的铝块温度升高2℃时吸收的热量是____________J.
(3) 质量为2kg的铝块温度为30℃的铝块加热到100℃，铝块吸收的热量是____________J.
(4) 质量为m的铝块温度升高Δt时吸收的热量是_________________J.
1.76×103
3.52×103
1.232×105
0.88×103 m Δt
物体放热公式： Q放＝cm( t初温－t末温)
或： Q放＝cmΔt
如果以Q吸代表物体吸收的热量，c 代表物质的比热容，m代表物体的质量，t0和 t 分别是加热前后物体的温度；通过上面的计算，可以总结出一个由比热容计算物体吸收热量的公式为：
Q吸＝________________.
如果要计算物体降温时放出的热量，则物体放出热量的公式为：
Q放＝________________.
cm( t－t0)
cm( t0－t)
物体吸热公式： Q吸＝cm( t末温－t初温)
或： Q吸＝cmΔt
知道了水的比热容是4.2×103 J/(kg · ℃)，你能根据它的物理意义计算出0.4 kg的水，温度从20 ℃升高到70 ℃，需要吸收的热量吗？
吸收的热量
= 4.2×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×(70 ℃-20 ℃)
= 8.4×104 J
Q吸= cm(t末温-t初温)
Q放= cm(t初温-t末温)
提炼公式
吸收的热量=比热容×质量×升高的温度
二、热量的计算
Q吸= cm(t末温-t初温)
Q放= cm(t初温-t末温)
吸收的热量=比热容×质量×升高的温度
Q吸(放)＝ c m Δt
其中 Δt 表示温度的变化量（升高或降低），Q 表示吸收或放出的热量.
1.一个质量为250 g的钢件，加热到560 ℃，然后在空气中自然冷却，室温为20 ℃，这个钢件在冷却过程中放出多少热量
∴ 由 Q放 = cm(t初温-t末温) ，可得：
Q放＝0.46×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(560 ℃－20 ℃)
＝ 6.21×104 J
∵ c钢 ＝ 0.46×103 J/(kg·℃)
t初温 ＝ 560 ℃ t末温 ＝ 20 ℃
解：
练一练
答：这个钢件在冷却过程中放出6.21×104 J的热量.
B
2.将质量、初温分别相等的铁块和铝块（c 铁 < c 铝）放在沸水中煮一段较长的时间，则它们吸收的热量【 】
A.铁块和铝块吸收的热量一样多
B.铝块比铁块吸收的热量多
C.铁块比铝块吸收的热量多
D.条件不足，无法确定
3.由c＝ ，关于同一种物质的比热容c，下列说法正确的是【 】
A.若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍
B.若质量增大一倍，则比热容减至一半
C.若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍
D.无论质量多大，比热容都一样
D
B
C
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
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
这是因为水的比热容比砂石的大，在同样受热的情况下，水升高的温度比砂石的低。
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？
4. 质量为2kg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？
∵ m ＝ 2kg t初温 ＝ 20 ℃
t末温 ＝ 40 ℃ Q吸＝1.88×104J
解：
∴由 Q放 = cm(t末温-t初温) ，可得：
c ＝
＝
＝0.47×103J/(kg · ℃)
答：该物质的比热容是0.47×103J/(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？
∵ c铁 ＝ 0.46×103 J/(kg·℃)
m＝1.5g＝1.5×10－3kg
t初温 ＝ 800 ℃ t末温 ＝ 20 ℃
解：
∴ 由 Q放 = cm(t初温-t末温) ，可得：
Q放＝0.46×103 J/(kg·℃)×1.5×10－3 kg×(800 ℃－20 ℃)
＝ 538.2 J
答：这个钢件在冷却过程中放出538.2 J的热量.
小 结
一.比热容
1.比较不同物质吸热的情况
水和食用油吸收热量的差异，是由它们的种类决定的.
2.什么是比热容
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，叫做这种物质的比热容.
3、用比热容的知识解释一些现象
二、热量的计算
物体放热公式： Q放＝cm( t初温－t末温)
或： Q放＝cmΔt
物体吸热公式： Q吸＝cm( t末温－t初温)
或： Q放＝cmΔt
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《13.3 比热容》同步练习
一.选择题：(每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意， 请把符合题意的选项序号填入题后的括号内. )www.21-cn-jy.com
1.在炙热的夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚，而站在浅水滩处却感到凉爽。要解释这个现象，下面对物理知识的运用正确的是（ ）2-1-c-n-j-y
A.沙子的密度小，水的密度大 B.沙子的密度大，水的密度小
C.沙子的比热容大，水的比热容小 D.沙子的比热容小，水的比热容大
2.0 ℃ 的冰熔化成 0 ℃ 的水，下列分析正确的是（ ）
A.比热容不变 B.比热容增大 C.内能不变 D.内能减小
3.两个相同的烧杯装有质量和初温都相同的水和食用油，用相同的电加热器分别给它们加热相同的时间，则下列说法正确的是（ ） 21*cnjy*com
A.水吸收的热量多 B.水上升的温度高
C.它们吸收的热量相同 D.它们上升的温度相同
4.用相同的加热器分别加热 1 kg 的 ( http: / / www.21cnjy.com )水和 1 kg 的煤油，水的比热容比煤油的大，开始加热时两者的温度相同。观察记录它们的温度随时间变化的规律如图所示（水和煤油均未沸腾），下列说法正确的是（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A.在加热 15 min 过程中煤油比水吸收更多的热量
B.在加热 15 min 后水和煤油具有相同的热量
C.观察记录说明加热相同的时间水的温度升高快
D.观察记录说明加热相同的时间水的温度升高慢
5.家用电器中大功率电子元件在工作时会产生 ( http: / / www.21cnjy.com )较多热量，为了尽快散热，通常在大功率元件上加装金属散热片，下表是四种材料的比热容，选作散热片最好的材料是（ ）
物 质 比热容 c / ×10 J · kg－1 · ℃－1
铝 0.88
铁 0.46
锌 0.39
铅 0.13
A.铝 B.铁 C.锌 D.铅
6.用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔 1 min 记录一次数据，如下表所示，则该液体的比热容为（ ） 21·cn·jy·com
A.0.9×10 J / (kg · ℃ ) B.1.8×10 J / (kg · ℃ ) 2·1·c·n·j·y
C.3.6×10 J / (kg · ℃ ) D.1.2×10 J / (kg · ℃ )21教育网
加热时间 / min 0 1 2
水的温度 / ℃ 20 26 32
液体的温度 / ℃ 20 34 48
7.由变形公式c＝，关于同一种物质的比热容c，下列说法正确的是（ ）
A.若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍
B.若质量增大一倍，则比热容减至一半
C.若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍
D.无论质量多大，比热容都一样
二.填空题：(将答案直接写在横线上，不必写出解题过程.)
8.我国北方的楼房中都装有“暖气”，暖气管 ( http: / / www.21cnjy.com )道内是用水来做介质的，能把燃料燃烧时产生的热量带到用户的房屋中取暖.用水做介质是由于水的比热容________（填“较大”或“较小”）.某暖气公司锅炉的出水温度为 80 ℃ ，回水温度为 60 ℃ ，每小时循环水量为 4 m ，锅炉正常工作 1 h 向用户释放了 ___________J 的热量（不计热量损失）.[水的比热容为 4.2×10 J / (kg · ℃ ) ] .21世纪教育网版权所有
9.如图所示，设相同时间内 ( http: / / www.21cnjy.com )物质吸收的热量相同，甲、乙两图中符合冰熔化规律的是图________（填“甲”或“乙”）.这是因为 c冰 ________ c水（填“＞”“＜”或“＝”），所以相同时间内________（填“冰”或“水”）升温更快.21cnjy.com
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
甲 乙【来源：21·世纪·教育·网】
三.实验题：
10.用如图甲所示装置进行实验，比较不 ( http: / / www.21cnjy.com )同液体的吸热能力.在两个相同的烧杯中分别装入初温、质量相同的水和植物油，用相同的酒精灯加热至沸腾，实验中只记录了植物油和水沸腾的温度，发现植物油的沸点比水的高. 21·世纪*教育网
⑴通过水沸腾时温度计的局部放大图如 ( http: / / www.21cnjy.com )乙图所示，可知水的沸点是________℃ ，说明此时的大气压________（填“大于”“等于”或“小于”）标准大气压.
⑵实验中，将它们加热至沸腾，植物油所需的时间较长，说明植物油吸收的热量比水吸收的热量________（填“多”或“少”）. www-2-1-cnjy-com
⑶为了比较植物油和水的吸热能力，请你写出一种正确的做法： ___________________
______________________________________________________________.
( http: / / www.21cnjy.com )
甲 乙
四.计算题：
11.某研究小组为测量垂直于太阳光 ( http: / / www.21cnjy.com )的面积为1m2表面上每秒钟接收到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验.已知自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%.控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终是2m2，太阳能热水器内水的质量为100kg，水的初温为20℃，经8750s后上升到45℃.请计算：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
⑴ 在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？
⑵ 垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是多少焦耳？
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《13.3 比热容》同步练习——答案与解析
一.选择题：(每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意， 请把符合题意的选项序号填入题后的括号内. )2·1·c·n·j·y
1.D
【解析】质量相同的不同物质， ( http: / / www.21cnjy.com )当吸收或放出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小，当环境温度变化较快是，水的温度变化相对较慢，.同样在炙热的阳光下照射，由于沙子的比热容小，水的比热容大，在吸收相同热量时，水升高的温度低，沙子升高的温度高，所以夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚，而站在浅水滩处却感到凉爽.故选D.
2.B
【解析】水的比热容是：c水＝4.2×1 ( http: / / www.21cnjy.com )03 J/(kg · ℃) ，水的比热容是： c 冰＝2.1×103 J/(kg · ℃) ，因而0 ℃ 的冰熔化成 0 ℃ 的水时，比热容增大，内能增加．分子动能和分子势能分子动能直接可以通过温度来反应，但冰融化成水是比较特别，特别在于它的物态发生了变化，密度也变化了（分子间距），此时分子势能发生了变化．因此冰熔化成水时，内能增加，因为冰熔化时需要吸热.故选B．www.21-cn-jy.com
3.C
【解析】质量相同的不同物质，当吸收或放 ( http: / / www.21cnjy.com )出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小. 用两个相同的烧杯装有质量和初温都相同的水和食用油，用相同的电加热器分别给它们加热相同的时间，说明质量和初温都相同的水和食用油，吸收的热量相同，因为食用油的比热容比水小，及公式Q吸＝cmΔt可知，食用油上升的温度高．故选Ｃ.
4.D
【解析】质量相同的不同物质，当吸收或放出 ( http: / / www.21cnjy.com )同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小.用相同的加热器分别加热 1 kg 的水和 1 kg 的煤油，水的比热容比煤油的大，开始加热时两者的温度相同.所以煤油上升的温度高．结合题图可知D选项正确．
5.A
【解析】质量相同的不同物质，当吸收或 ( http: / / www.21cnjy.com )放出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小. 为了尽快散热，应选用比热容较大的金属散热片．故选A.
6.B
【解析】用两个相同的电热器分别给质量 ( http: / / www.21cnjy.com )相同的水和某种液体加热，可知在相同时间内它们吸收的热量相同．由题表选取加热１min时计算：Q水吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg · ℃)×m×(26℃－20℃)，所以Q水吸＝Q金属吸＝c金属mΔt＝c水mΔt，所以c金属m×(34℃－20℃)＝4.2×103 J/(kg · ℃) ×m×(26℃－20℃)，解得，c金属＝1.8×103 J/(kg · ℃). 故选B.
7.D
【解析】由c＝得出物质的比热容与吸收（或放出）的热量成正比，与物体的质量成反比，与物体温度的变化成反比，与物体温度的变化成反比，这是对比热容概念的错误理解.比热容是物质自身的一种性质，每种物质都有确定的比热容，也就是说，同一种物质在相同的物态下，比热容是某一固定值，不随物体的质量、吸放热的多少以及温度的改变而变化；比热容表示的是单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量这一性质，因此A、B、C选项都是错误的.故选D.21世纪教育网版权所有
二.填空题：(将答案直接写在横线上，不必写出解题过程.)
8.较大 3.36×108
【解析】质量相同的不同物质，当吸收或放 ( http: / / www.21cnjy.com )出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小.因为水的比热容较大，当环境温度变化较快是，水的温度变化相对较慢，因而暖气管道内是用水来做介质的.由m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×4 m ＝４×103 kg，所以Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg · ℃)×４×103 kg×(80℃－60℃) ＝3.36×108J.
9.乙 ＜ 冰
【解析】质量相同的不同物质，当吸收或放出 ( http: / / www.21cnjy.com )同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小.所以冰熔化结束后，加热继续吸热，由于水的比热容较大，水的温度变化相对较慢，故乙图符合冰熔化的规律.21cnjy.com
三.实验题：
10.(1) 98 小于 (2) 多 (3) 加热相同的时间比较升高的温度（或升高相同的温度比较加热时间） 21·cn·jy·com
【解析】(1)液体的沸点与大气压有 ( http: / / www.21cnjy.com )关，气压低沸点高，气压高沸点高.由题图可知水的沸点是98℃，说明此时的大气压小于标准大气压. (2)相同装置，相同器材，将它们加热至沸腾，植物油所需的时间较长，说明植物油吸收的热量比水吸收的热量多.(3)为了比较植物油和水的吸热能力，可以采取加热相同的时间比较升高的温度（或升高相同的温度比较加热时间）.21教育网
四.计算题：
11.解：(1)1.05×107 J (2) 1.2×103 J
【解析】(1)由Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg · ℃)×100kg×(45℃－20℃) ＝1.05×107J.(2)因为自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50% ，所以太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积为2m2时，接收的总热量为＝2.1×107J，所以由条件可得垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是k＝＝1.2×103J/(m2·s).
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