13.2 科学探究：物质的比热容 知识图谱 课程目标 1. 掌握物体吸热情况的实验探究及简单分析 2．理解比热容的概念，能用比热容解释生活中的相关现象 3．会用比热容公式进行简单计算 课堂引入 炎热的夏天，同样被晒了一天的沙滩和海水，为什么沙滩的温度会比海水高呢？ 比热容 知识精讲 一．比较不同物质的吸热情况 【提出问题】质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是否相同？ 【实验器材及设计】 1．实验器材：天平、停表、相同规格的温度计两个、适量的水和食用油、相同规格的烧杯两个、相同规格的 电加热器两个等。 2．实验设计 3．探究过程 （1）用天平称取水和食用油各 100g，分别放入两个相同的烧杯中，按图组装好器材； （2）记录加热前液体的温度，即初温； （3）用电加热器分别给水和食用油加热； （4）使水和食用油升高相同的温度后，记录所需时间，并将相关数据填入表中； 4．实验结论 质量相同的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量不同。即不同物质的吸热能力不同。 二．比热容 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，单位为 J/（kg•ºC），读作“焦每千克摄氏度”。比热容表示物体吸收热量的本领。 2．物理意义：水的比热容为 4.2×103J/(kg•ºC)，表示 1kg 的水温度升高（或降低）1 ºC 吸收（或放出）的热量 为 4.2×103J。 3．一些物质的比热容 比热容这个物理量与密度一样，是反映物质特性的量，每种物质都有自己的比热容，不同物质的比热容 一般是不同的，即使是同种物质，物态不同，比热容也不同。 三．水的比热容 1．水的比热容比较大，在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化要小些。 2．白天沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚降温也慢；因此在一年中，夏季时内陆比沿海炎热，冬季时内陆比 沿海冷。 3．水的比热容大的特点，在生产、生活中经常被利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通 常要用循环流动的水来冷却。 四．比热容的相关计算 1．公式： Q吸 =cm  t  t0  和 Q放 =cm  t0  t  ，或 Q =cmt 。 2．理解：公式中，c 表示物质的比热容，m 表示物体的质量， t t t0 表示物体的初温， t 表示物体的末温， t  t0 表示物体升高的温度， 0 表示物体降低的温度。 3．适用范围：公式适用于物态不发生变化时物体热量的计算。如果过程中存在着物态变化，不能使用该公式。 比较不同物质的比热容 例题 1、 如图 1 所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验。将质量相等的沙子和水分别装在易拉罐中，并测出 沙子和水的初温。然后用酒精灯加热并不断搅拌，每隔 1min 记录一次温度。 实验记录如下表 （1）实验中，加热时间实质上反映了________。 （2）根据实验数据，在图 2 中画出沙子和水的温度随时间变化的图象。 （3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是________；若使两者升高相同的温 度，则________吸收的热量较多。通过大量类似实验，人们发现了物质的又一种物理属性，物理学将这种属性叫 做________。 随练 1、 某同学在做“比较不同液体吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给液体甲和乙加热。实验记录表如 下： （1）分析第 2、4 次实验数据可看出，质量相同的甲和乙液体升高相同的温度，可从________来判断液体吸收热 量的多少。 （2）分析第 1、2 次或第 4、5 次实验数据，可以得出的初步结论是：质量相同的同种物质，升高的温度越高，吸 收的热量就越________。（选填“多”或“少”） （3）分析第 2、3 次或第 5、6 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，物质的________ 越大，吸收的热量就越________。（选填“多”或“少”） （4）通过比较第 2、4 次实验数据可知，液体吸收热量多少与液体的 ________有关，________的吸热能力更强 （选填“甲”或“乙”）。 随练 2、 如图甲，在探究“不同物质吸热能力”的实验中： （1）在两个相同的烧杯中加入初温相同、________相同的水和煤油；实验时选用两个相同的电加热器加热，目的 是使水和煤油在单位时间内________。 （2）实验中记录下两种物质温度随时间的变化图象并描出了如图乙所示的图象，由图可知 b 物质是________，分 析图象还判断出________（水/煤油）的吸热能力较强。 比热容的概念辨析 例题 1、 赵阳同学从下面一些常见物质的比热容表中，分析归纳出几个结论，其中正确的是（ ） 一些常见物质的比热容[J/（kg•℃）] A.在同样的阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 B.不同物质的比热容一定不同 C.给小质量的物体测量温度时适宜用水银温度计 D.给常温下的铁块、铝块用相同方式加热相同时间，铁的温度升高得少 Q c m(t  t0 ) 例题 2、 对公式 的理解，下列说法正确的是（ ） A.物质的比热容与物体的质量成反比 B.比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少无关 C.物质的比热容与物体是吸热或放热有关 D.物质的比热容与物体的温度变化大小成反比 随练 1、 关于物质的比热容，下列说法中正确的是（ ） A.比热容是物质的一种属性，和物质的吸收的热量多少有关 B.同种物质质量越大比热容就越大 C.因为水的比热容较大所以比较适合做冷却剂 D.同种物质升温慢的比热容大 随练 2、 关于同一种固态物质的比热容 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 比热容的应用 例题 1、 汽车的发动机用循环流动的水来冷却，是利用水的________较大的特点；请你再写出一个与该特点有关 的日常生产、生活中的例子：________。 例题 2、 初春育水稻秧苗时，为了不使秧苗受冻，正确的做法是（ ） A.早晨多灌水，傍晚多排水 B.早晨多排水，傍晚多灌水 C.早晨和傍晚都要多灌水 D.早晨和傍晚都不要灌水 随练 1、 月球上的昼夜温差很大，而地球的昼夜温差很小，这主要是因为地球上有大量的水，而水的比热容____ ____，具有调节温度的作用；同时地球表面还覆盖着厚厚的大气层，大大减小了在夜晚以________（选填“做功”或 “热传递”）的方式失去内能。 随练 2、 综合问答： 暑假的一天，小明想骑自行车外出游玩。①他先用打气筒给轮胎充气，打了一会儿发现筒壁很热。②充足气后小 明骑上自行车来到海边，他闻着海腥味儿比春节前来时浓重多了。③小明放好自行车走进水里，感觉水温明显比 沙滩温度低。 请你选择其中一个场景，运用所学的物理知识加以解释。 解释现象________：________。 比热容的计算 例题 1、 甲乙两物体质量相等，甲温度降低 20℃，乙温度升高 15℃时，乙物体吸收的热量是甲物体放出热量的 2 倍，甲乙两物体的比热容之比是（ ） A.3：8 B.8：3 C.4：3 D.3：2 例题 2、 质量为 1 千克的牛奶，加热后温度升高了 20℃，求牛奶吸收的热量。[c 牛奶＝2.5×103 焦/（千克•℃）] 随练 1、 我国许多城市之中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热 岛效应”。若某一人工湖湖水的质量为 1.0×107kg，水温升高 2℃，则湖水吸收的热量为________J．若这些热量被 同等质量的砂石吸收（c 砂石＜c 水），则砂石升高的温度________（选填“大于”、“小于”或“等于”）2℃．（c 水＝ 4.2×103 J/（kg•℃）） 随练 2、 一个温度是 40℃的铁球，吸收 2.3×103J 的热量后，铁球温度上升到 90℃．求：铁球的质量为多少？〔c 3 铁＝0.88×10 J/（kg•℃）〕 课堂小结 1、比较物质吸热能力：相同质量的不同物质，吸收相同的热量，升高温度高的物质吸热能力差；相同质量的 不同物质，升高相同的温度，吸热多的物质吸热能力强； 2、比热容：是物体的一种特性，它不会随着物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变； 3、热量的计算： Q =cmt 。 拓展 1、 如图是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，取质量和初温都相同的沙子和水，分别倒入相同的烧杯中 ， 用相同的装置加热，实验数据记录如下表。 （1）实验中，可以通过________（选填“升高的温度”或“加热时间”）来比较两种物质吸收热量的多少。 （2）分析实验数据可知：当它们吸收相同热量时，________（选填“沙子”或“水”，下同）升温更高；推理：当它们 升高相同温度时，________需要吸收的热量更多。 （3）通过大量类似实验，人们发现了物质的又一种物理属性，物理学将这种属性叫做________。 2、[多选题] 小莉根据下表中的数据，得出以下四个结论，其中正确的是（ ） A.不同物质的比热容可能相等 B.同种物质在不同状态下比热容一定相等 C.质量相等的铜块和铝块，降低相同的温度，铝块放出的热量一定多 D.初温相等的酒精和砂石，吸收相等的热量后，酒精的末温可能比砂石的末温高 3、 水的比热容比较大，人们往往利用它的这一特性为生产生活服务，下列事件与它的这一特性无关的是（ ） A.让流动的热水流过散热器供暖 B.汽车发动机用循环水冷却 C.采用沸水多水量、短时间对蔬菜进行焯水处理，可减少营养素的热损耗。 D.在较大的河流上建水电站，用水发电 4、 太阳能热水器已经在城乡用得非常普遍，一太阳能热水器在某天日照时段里，能将 20℃、80kg 的水加热到 40℃[c 水＝4.2×103J/（kg•℃）]．问 （1）在此过程中，水吸收了多少热量？ （2）热水器中水的体积是多少？ 答案解析 比热容 比较不同物质的比热容 例题 1、 【答案】 （1）水和沙子吸收热量的多少 （2） （3）沙子；水；比热容 【解析】 （1）实验中，加热时间实质上反映了水和沙子吸收热量的多少，加热时间越长，说明吸收热量越多。 （2）根据实验数据，在图 2 中画出沙子和水的温度随时间变化的图象，如图所示： 。 （3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是沙子； 若使两者升高相同的温度，水加热时间较长，说明吸收的热量较多。 由上可知，水吸热能力较强，物理学将这种属性叫做比热容。 随练 1、 【答案】 （1）