九年级物理上册（北师大版）同步导学案：第10章第3节 探究——物质的比热容

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三、探究——物质的比热容
基础知识 基础技能
1．探究不同物质的吸热能力
(1)提出问题
质量相同的水和煤油，温度升高的度数相同时，它们吸收的热量是否相同？
(2)猜想与假设
物体吸收的热量除跟物体的质量和升高的温度有关外，可能还跟构成物体的物质本身有关。
(3)进行实验
用水和煤油作为研究对象，用两个相同的电加 ( http: / / www.21cnjy.com )热器分别给盛在两个相同容器里的质量相等的水和煤油加热，如图所示。电加热器每秒放出的热量是一定的，通电时间越长，放出的热量越多。用温度计测量两种液体的温度变化，观察哪个温度升高得快些，要使水和煤油升高相同的温度，哪个需要的时间长些？21世纪教育网版权所有
实验记录如下表所示。
小组 液体名称 液体质量m/g 液体初温t1/℃ 液体末温t2/℃ 升高的温度t2－t1/℃ 通电时间t/min
1组 水 100 15 45 30 10
2组 煤油 100 15 45 30 5
3组 煤油 100 15 75 60 10
(4)分析与论证
由1组和3组的实验数据可以看出，在相同的时 ( http: / / www.21cnjy.com )间内，质量相等的水和煤油吸收相同的热量，煤油升高的温度比水高；由1组和2组的实验数据可知，要使水和煤油升高的温度相同，就要对水加热更长的时间。21教育网
可见，质量相等的水和煤油升高的温度相同时，水吸收的热量比煤油的多。
换其他物质做这样的实验，也可得到类似的结果。
(5)得出结论
质量相等的不同物质、升高相同的温度时，吸收的热量是不同的。由此得到物质的一种特性，该特性被称为比热容。21·世纪*教育网
释疑点 控制变量法的应用
本实验需运用控制变量法，实验中要控制水和煤油的质量相等、升高的温度相同(或吸收相同的热量)。
【例1】 某同学在做“比较不同物质吸热能力 ( http: / / www.21cnjy.com )”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到如下数据。
物质 次数n/次 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热的时间t/min
水 1 0.1 10 2
2 0.2 10 4
煤油 3 0.1 10 1
4 0.2 10 2
(1)分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的__________有关。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)分析第1、3次或第2 ( http: / / www.21cnjy.com )、4次实验数据，可以得出的初步结论是：________________________________________________________________________________________。【出处：21教育名师】
解析：1、2或3、4均是同种物质，升高 ( http: / / www.21cnjy.com )的温度相同，质量不同，质量大的加热时间长，即说明同种物体升高相同温度时，吸收热量的多少与物体的质量有关；1、3或2、4质量相同、升高的温度相同，而物质的种类不同，加热时间不同，说明相同质量的不同物体升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的种类有关。21*cnjy*com
答案：(1)质量
(2)质量相同的不同物质(或水和煤油)升高相同的温度，吸收的热量不相同(或加热的时间不相同)。
2．比热容
(1)定义
单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃(K)所吸收(或放出)的热量，叫做这种物质的比热容。符号：c。21教育名师原创作品
(2)单位
在国际单位制中，比热容的单位是J/(kg·K)，读作：焦每千克开。比热容的单位也常写作J/(kg· ℃)，读作：焦每千克摄氏度。
(3)比热容是物质的一种特性，它反 ( http: / / www.21cnjy.com )映了物质吸热(或放热)的本领，比热容的大小只决定于物质本身，与物体的质量大小、吸收或放出热量的多少以及温度的变化均没有关系。
水和冰是同一种物质，但它们的比热容却不一样，为什么？
对于同一种物质，比热容的值还与物质 ( http: / / www.21cnjy.com )的状态有关，同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态时，比热容是不相同的。如水的比热容是4.2×103 J/ kg·℃ ，而冰的比热容是 2.1×103 J/ kg·℃ 。
【例2－1】 关于比热容，下列说法中正确的是(　　)
A．物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关
B．物体的比热容与物体的温度有关
C．物体的比热容与物体的质量有关
D．物体的比热容是物体的一种属性，与温度、质量都没有关系
解析：比热容是物质的一种属性，其大小只决定于 ( http: / / www.21cnjy.com )物质本身，与物质的状态有关，与物体的质量大小、吸收或放出热量的多少以及温度的变化均没有关系。故正确选项为D。
答案：D
【例2－2】 下列关于比热容的说法正确的是(　　)
A．一杯水和一个铁块在温度和质量相同时，吸热能力是相同的
B．冰和水的比热容是相同的
C．把一块铁块切割成两块，质量小的铁块比热容小
D．质量相等的不同物质，升高相同的温度吸收的热量不相等，它们的比热容就不相等
解析：正确理解比热容的概念 ( http: / / www.21cnjy.com )是关键，比热容是物质的一种属性，与物质的质量、体积、温度、吸收(或放出)的热量无关，只与物质的种类和状态有关。比热容表示不同物质的吸热能力，水和铁的比热容不同，故吸热能力不同，即A项错；质量不同的铁块，由于属于同种物质，所以比热容相同，而冰和水虽然属于同种物质，但由于状态不同，比热容不相同，故C项、B项错误；根据比热容的定义，可判断D项正确。2·1·c·n·j·y
答案：D
3．正确理解比热容
(1)不同物质的比热容一般不同，同种物质在同一状态下的比热容不变。
(2)物体的比热容是反映 ( http: / / www.21cnjy.com )温度变化与内能改变量的热学特征，与物质的种类有关，与质量、形状、温度、吸收或放出热量的多少无关，同种物质，若状态改变，则比热容有所不同。
水和冰的比热容不同，说明物质的比热容虽然和质量、温度及吸、放热的多少无关，但与物质的状态有关。
【例3】 两个相同的容器分别装了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热，液体温度与加热时间的关系如图所示，则(　　)www.21-cn-jy.com
A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同
C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D．加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高得多
解析：用同一热源分别加热，加热相同的时 ( http: / / www.21cnjy.com )间，则两种液体吸收的热量相等，故C项错误；由题中图像可以看出，加热相同的时间(图像横坐标相同)，液体温度的升高(纵坐标)甲比乙多，故D项正确；如果升高相同温度(图像纵坐标相同)，液体吸收的热量即加热时间(横坐标)乙比甲多，故B项错误；根据比热容公式c＝知，在质量m和温度变化Δt相同的情况下，吸收热量多的比热容c就大，所以乙液体的比热容大，故A项错误。
答案：D
点评：本题是一道物理图像分析题，主要考查物体吸收热量多少与物质的比热容、质量和温度变化之间的关系，解答时要注意控制变量法的应用。　　21*cnjy*com
基础方法 基本能力
4．水的比热容大的应用
(1)每种物质都有自己的比热容。在常见 ( http: / / www.21cnjy.com )物质比热容表中可以看出，水的比热容较大，是4.2×103 J/(kg· ℃)，它表示质量为1 kg的水温度升高1 ℃时吸收的热量为4.2×103 J。
(2)砂石、干泥土等物质比热容较小 ( http: / / www.21cnjy.com )。吸收(或放出)相同的热量，水升高(或降低)的温度只相当于与其质量相等的干泥土升高(或下降)温度的1/5，因此沿海地区昼夜温差小，内陆和沙漠地区昼夜温差较大。
(3)水的比热容大这一特点，在实际生活中 ( http: / / www.21cnjy.com )也有很多应用。除了可以调节气候外，还可以用来“取暖”。因为水的比热容大，当热水慢慢流过暖气片时温度降低，可以放出较多的热量。汽车发动机经常用水循环流动来冷却，当水流过机器内部时温度升高，可以吸收较多的热量，当流动到散热器时能放出较多的热量。
【例4】 小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四个结论，其中正确的是(　　)
几种物质的比热容J/(kg·℃)
水4.2×103 煤油2.1×103 铜0.39×103 砂石0.92×103
酒精2.4×103 冰2.1×103 水银0.14×103 铝0.88×103
A．液体的比热容一定比固体的大
B．同一物质发生物态变化后，比热容不变
C．汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大
D．质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铜块吸收的热量多
解析：液体的比热容一般比固体的大，但 ( http: / / www.21cnjy.com )也有个别情况，如水银的比热容比铜、砂石都小；同一物质发生物态变化后，比热容将变化，如水结成冰，比热容减小；根据Q吸＝cmΔt可知，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。www-2-1-cnjy-com
答案：C
思维拓展 创新引用
5．热量的计算
(1)计算物体吸收热量的公式：Q吸＝cm(t－t0)
(2)计算物体放出热量的公式：Q放＝cm(t0－t)
(3)可将物体吸热或放热公式统一为Q＝cmΔt
(4)如果两个物体发生热传递，不计热量损失，那么就有Q吸＝Q放。
析规律 与热量有关的几点注意
(1)由该公式可知，物体温度改变时吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )或放出的热量只由物质的比热容、物体的质量和物体温度的改变量这三个因素决定，与物体的初温、末温的高低无关。21·cn·jy·com
(2)同一公式中的各物理量的单位必须要统一。
(3)公式只适用于无状态变化时升温(或降温)过程中的吸收(或放出)的热量。
(4)应用吸放热公式时，对有关 ( http: / / www.21cnjy.com )温度的文字叙述应特别谨慎。“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的都是温度的改变量Δt，而不是温度，而“升高到”“降低到”对应的则是物体的末温t。【来源：21·世纪·教育·网】
【例5－1】 炎热夏天，小丽将装有0. ( http: / / www.21cnjy.com )6 kg水的塑料瓶放入电冰箱冷藏室，待水降温后饮用。水由35 ℃降至5 ℃过程中放出的热量为多少？〔水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)〕
解析：Q放＝cm(t0－t)
＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.6 kg×(35－5)℃
＝7.56×104 J。
答案：7.56×104 J
【例5－2】 汽车散热器等制冷设备常用水作 ( http: / / www.21cnjy.com )为冷却剂，这是利用了水的__________较大的性质。如果汽车散热器中装有4 kg的水，当温升高10 ℃时，它吸收了__________ J的热量。〔已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)〕21cnjy.com
解析：由于水的比热容大，作冷却剂时，是让水吸收带走更多的热量；
Q吸＝cmΔt
＝4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×10 ℃
＝1.68×105 J。
答案：比热容　1.68×105
【例5－3】 质量为500 ( http: / / www.21cnjy.com )g的某种液体，温度从50 ℃降到30 ℃，放出了2.1×104 J的热量，则这种液体的比热容是多少？它可能是什么物质？2-1-c-n-j-y
解析：根据放出热量的计算公式Q放＝cm(t0－t)，求出c＝＝＝2.1×103 J/(kg·℃)。【版权所有：21教育】
查比热表得，该液体可能是煤油。
答案：2.1×103 J/(kg·℃)　该液体可能是煤油
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