九年级物理第二讲 比热容 热量的计算

第二讲比热容热量的计算【课程目标】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【课程详解】⏹比热容1、引入在热传递过程中，物体吸收或放出的热量多少跟什么条件有关呢？●热量跟物体的质量有关。

我们都有这样的常识，同温度的一壶水和半壶水，要加热到沸腾，一壶水吸收的热量多。

同样，要把开水自然冷却，水越少，凉得越快，所以，物体温度升高或降低时，吸收或放出的热量跟质量有关。

质量越大，在升高相同温度时需要的热量越多。

●热量跟物体升高或降低温度的高低有关。

同一块铁，把它烧到温度为100℃需要的热量较少，继续把它烧到1000℃，需要的热量较多。

可见，物体吸收或放出的热量还和升高或降低的温度有关。

温度的变化越大，所需热量越多。

●热量跟物质的种类有关。

我们也有这样的经验：一块铁放在火上烧很快就非常烫了。

而对水加热，经过很长时间，水才微微发热。

也就是说，铁比水容易热。

综上所述，为了比较不同物质吸、放热的性质，必须采用控制变量法，在它们的质量相同、升高（或降低）相同的温度条件下，来看吸、放热的多少。

这样就需引入一个新的物理量，这个物理量就是比热容。

2、比热容①概念：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫该物质的比热容，简称比热，以c表示。

②单位：比热的单位是焦耳/（千克·℃），或记为J/（kg·℃），读作焦每千克摄氏度。

说明●比热反映了物质在热学方面的一种性质，即反映了物质温度改变的难易程度。

质量相同的两种物质，吸收（或放出）相同的热量时，比热大的物质，温度改变得要小一些；比热小的物质，温度改变得要大一些。

● 比热是物质的一种特性；不同物质的比热是不同的；同一物质处于不同的物态，有时它们的比热也不相同。

● 水的比热：水具有比热较大这一特性。

水的比热是4.2×103焦耳/（千克·℃）。

它的物理意义是1千克水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103焦耳。

● 比热的实际意义：从比热表中可知，水的比热很大。

水和干泥土相比，在同样受热的情况下，吸收同样多的热量，水的温度升高很少，而干泥土的温度升高较多。

因此，同在阳光照射下，内陆地区夏季炎热，而冬季寒冷。

形成了一年四季温差大，一日之中昼夜温差大的大陆性气候。

沿海地区四季温差小、昼夜温差也小。

正因为水的比热大，在生活中往往用热水取暖，室温比较稳定。

有些机器工作时变热，也多用水来冷却。

⏹ 热量的计算 1、公式吸热公式： )(0吸t t m c Q -⋅⋅= （t >t 0）式中：c 物质比热；m 物质的质量；t 末温度；t 0 初温度。

放热公式：)(0放t t m c Q -⋅⋅= （t <t 0）式中：c 物质比热；m 物质的质量；t 末温度；t 0 初温度。

2、热平衡方程发生热传递的两个物体，若无热量损失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，因此热平衡方程为：吸Q Q =放【课程提要】引例：海滨附近，在中午时，风经常由海面吹向陆地，到了晚间，风又常常由陆地吹向海洋．你知道这是什么缘故吗？问：怎样正确理解比热容的概念？答：(1)比热容是为了研究热传递而引入的一个物理量，在物态保持不变时，物体吸热或放热后温度将发生改变，这种改变的大小与物体的质量，温度的改变量以及构成物体的物质本身都有关系，为了便于比较，我们自然会想到用相同的质量数，相同的温度改变量来讨论不同物质的这种特性，最简单的相同质量数便是单位质量，最简单的温度改变量便是l ℃，所以比热容的定义为“单位质量的某种物质，温度升高（或降低）l ℃时所吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容”．(2)意义：反映条件相同的情况下，物质吸热本领的物理量． (3)单位：J/(kg·℃)读作焦每千克摄氏度．(4)比热容表：各种物质的比热容可以在比热容表中查到，从表中可以看出，物质不同，比热容也不同，可见比热容是物质的特性之一．问：为什么说比热容是物质本身的一种特性？答：物质有许多特性，如已学过的密度等，所谓特性是物质所具有的，它具有不随外界条件的变化而变化的性质（即使有些变化也是很微小的）．比热容是物质的一种特性，它不随物质吸收（或放出）热量的多少及温度的变化而变化，也就是说，只要是相同的物质，不论其形状，质量，温度高低，放置地点如何，它的比热容一定是相同的．问：水的比热容有什么特点？有哪些实际意义？答：水的比热容特点是较大，正是因为水的比热容大，所以，相同质量的水和其他物质升高（或降低）相同的温度时．水吸收（或放出）的热量较多。

由于水的比热容较大，可以起到调节气温的作用，因此，沿海地区一年四季气温变化就不如内陆地区气温变化那么明显．问：怎样计算物体在温度变化时吸收或放出热量的多少呢？答：从比热容的定义，很容易得出计算热量的公式：t cm Q ∆=，其中Q 代表物体吸收或放出的热量，c 代表比热容，t ∆代表物体温度的变化量．若用Q 吸代表物体吸收的热量，Q 放代表物体放出的热量，t 0代表物体原来的温度（初温），t 代表物体后来的温度（末温），则有：）（），（放吸t t cm Q t t cm Q -=-=00．【中考撷要】本节内容作为中考的范围有：比热的概念；水的比热较大在实际生活中的应用；根据热量计算公式计算物体吸收、放出的热量．此外热量的计算还可以与电学部分中的焦耳定律综合在一起进行考查．【例题精析】例1．下列说法正确的是（）A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一B．吸收热量多的物质，比热容一定大C．高温物体放出热量一定多D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度知识点：正确理解比热容的概念闯关点拨：根据比热容是物质的一种特性，与它的质量和体积、温度等无关，故选项A是错的，从比热容的定义可知，比较两种物质比热容，应当是在质量及升高的温度相同的条件下，比较它们吸热的多少，故B缺少条件，不正确．温度高的物体不发生温度或状态变化，是不会放出或吸收热量的，故C也不正确．由水的比热容为4.2 103J/(kg·℃)可见，质量相同的水、煤油升高相同的温度，水吸收的热量多，当质量相同的水、煤油吸收相同热量时，煤油升高的温度多．答：选D例2．为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100g和200g的温水，实验时让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水温随时间变化的情况。

记录数据分别如表一、表二所示。

（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等。

）=100g表一m表二m2=200g(1)分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是__________（相同/不同）的。

(2)分析比较表一和表二中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是____________。

(3)分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是。

(4)进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是__________________________________。

知识点：利用控制变量法探究影响物体吸热多少的因素闯关点拨：（1）当环境温度比水温低时，水放热降温最终降到与环境温度相同，故由表一数据可知甲烧杯所处环境温度为30℃，由表二数据可知乙烧杯所处环境温度为28℃。

两者所处环境温度不同。

（2）从两表第一和第三行数据可看出：随时间的推移，水放热越来越多降温也越来越多，相同质量的水降低的温度与它放出的热量成正比。

（3）比较表一和表二的第三列、第四列、第五列数据可看出：降低相同的温度100g水要比200g水用时少，即放出热量少。

（4）综合两表数据可发现水的一种热学特性即比热是个确定的值。

因此水温变化相同时，水吸收或放出热量与其质量成正比。

答：（1）不同（2）一定质量的水放出热量与降低的温度成正比。

（3）降低相同温度时，水的质量越大放出热量越多（4）水放出的热量与质量、水降低温度的比值是个定值。

例1．在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为（）A．水的透明度高，容易吸收太阳能B．水的比热容比沙石的比热容大C．水在蒸发时有致冷作用D．水的对流性能好知识点：利用水的比热容大的性质解释日常现象闯关点拨：沙漠地区缺水且多沙石，沙石的比热容较小，夜间沙石散热较多，温度降低较快，因而早晨气温较低；午间在阳光的照射下，沙石吸热后温度升高较快使得气温迅速升高，于是出现昼夜气温差别较大的现象．而沿海地区水多，水的比热容较大，海洋与沙漠地区在同样散热的情况下，海洋的温度降低不多，夜间气温不太低，白天气温也不会升得过快，所以，沿海地区昼夜温差不大．选项B正确．例2．冬天，室内取暖的暖气，很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器，其原因是（）A ．水比较便宜B ．水的密度小C ．水的比热大D ．水的沸点高 知识点：水的比热容较大这一性质的实际应用闯关点拨：因为水的比热较大，在降低相同的温度条件下，可以释放更多的热量．答：选C—时间图像形象地表述物体的吸热规律 例．给一定质量的水加热，其温度与时间的关系如图15-4中a 图线所示。

若其他条件不变，仅将水的质量增加，则温度与时间的关系图线正确的是（）A ．aB ．bC ．cD ．d知识点：根据图像研究物体的吸热规律闯关点拨：本题可以用取相同的横坐标，比较纵坐标的方法求解． 分析和解：根据）（吸0t t cm Q -=可知，比热容相同的物质，质量大的吸收的热量多．假设水的质量变化前后都是从起始温度升高到t ，，即升高相同的温度，a 、b 、c 、d 四条曲线在温度t ，时，对应的加热时间t a 、t b 、t c 、t d 有：d c b a t t t t <<=．水的质量增加了，则吸收的热量要多些，也就是加热时间要长些，因此只有c 、d 才有可能，又因为水的沸点没有改变，故d 不合题意，正确的曲线应是c ．答：选C例1．甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（ ）A ．9∶2B ．2∶9C ．1∶2D ．2∶1 知识点：利用热量公式进行计算闯关点拨：使用公式t cm Q ∆=的变形公式tc Qm ∆=进行计算． 解：由t cm Q ∆=得t c Q m ∆=，所以29112313=⋅⋅=∆∆⋅⋅=甲乙甲乙乙甲乙甲t t c c QQ m m 图15-4例2．把质量是100克的铁块放在火炉里相当长的时间后，取出来立即投入到盛有200克水的杯子里，水的温度由15℃升高到59℃，不计杯子吸热和散失到空气中的热量，求炉火的温度．知识点：考查热平衡方程的运用闯关点拨：当不计热损失时，高温铁块放出的热量等于水吸收的热量，即Q 放=Q 吸．解：查表得：水的比热容c 1=4.2×103J/（kg·℃） 铁的比热容c 2=0.46×103J/（kg·℃） 水温度升高吸收的热量：)(01111t t m c Q -==4.2×103J/（kg·℃）×0.2kg×（59℃-15℃） =3.696×104J由Q 放=Q 吸可得，铁块放出的热量： Q 2=Q 1=3.696×104J=)(0222t t m c -所以：答：炉火的温度是862℃．【中考真题】1、如图是我国新研制的月球探测器样机．样机使用抗温差大的材料，是由于月球表面物质的比热容______(填“较大”或“较小”)，温差大的缘故．样机还装配有表面凹凸很深的六只“大脚”，设计的目的是：_________________；__________________________。