九全物理第13章内能第3节比热容

当以读书通世事 2023-09-20

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烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽;傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样?

实验结果表明，不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量不同怎样表示不同物质这种性质上的差别呢?物理学中引人了比热容这个物理量。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(specificheatcapacity)。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·℃)。

单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高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

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。从表中可以看出，水的比热容较大。当环境温度变化较快的时候，水的温度变化相对较慢。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。

水的比热容是沙石的4倍多。质量相同的水和沙石，要使它们上升同样的温度，水会吸收更多的热量;如果吸收或放出的热量相同，水的温度变化比沙石小得多。夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了许多热量，但是由于它的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，海边的气温变化也不会很大。而在沙漠，由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大(图13.3-3)。

热量的计算

比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高1°C所吸收的热量。如果知道一种物质的比热容，再知道这种物质的质量和温度升高的度数，就能计算它吸收的热量。

比热容的概念

一、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，叫作这种物质的比热容，用符号C表示。

二、单位：J/（kg·℃）

三、意义：水比热容是4.2×10³ J/（kg·℃），表示1千克的水温度升高1·℃所吸收热量是4.2×10³ J。（水的比热容大小与意义是要背会的）

可以从以下几个方面的来理解比热容的概念。

（1）比热容是物质本身的一种特性。是由物质本身决定的，与物体的质量大小、温度高低、升高或降低温度的多少、吸收或放出热量的多少等因素无关，可用来鉴别物质。

（2）当物质的状态发生改变时，比热容改变比如水在液态时与固态时比热容不同，这点与密度相似。

（3）比较两种物质吸收热多少时考虑物质的比热容、质量和温度升高的度数这三个因素，吸收多少与物体的初始温度无关，与物体升高的度数有关。

（4）比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量，在相同条件下不同的物质吸收（或放出）相同的热量，物体的温度变化量不同，比热容小的温度变化大；相同质量的不同物质，升高（或降低）相同的温度，吸收（或放出）的热量不同，比热容大的吸收（或放出）的热量多，正是由于这一特性，自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。

比热容的计算

知道了水的比热容是4.2×10³J/(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？

吸收的热量应该是：

4.2×10³J/(kg·℃)×0.4 kg×(70℃-20℃)=8.4×10⁴J

吸收的热量=比热容×质量×升高的温度

这样我们就可以根据公式变形来进行相关计算了。

比热容的应用

水的比热容较大，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。这个应用主要考虑两个方面：

一、是一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不大，有利于调节气候；沿海地区一年内、一天内的温度差都较小，而内陆地区的一年内的温差与一天内的温差都很大，就是由于沿海多水，内陆缺水造成的。所以为了调节气候，我们在城市里挖掘人工湖，植树造林，就是利用水的比热容较大的特点。

二、是一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖。冬季人们用热水袋取暖、机器用水做冷却液也是利用水的比热容大的特点。

视频：比热容对气候的影响

典型例题：（2018·眉山）下表中有几种物质的比热容，小张同学根据提供的数据得出了四个结论，其中正确的是（　　）

几种物质的比热容/[J·（kg·℃）^﹣1]
水	4.2×10³	铁	0.46×10³
酒精	2.4×10³	铜	0.39×10³
煤油	2.1×10³	干泥土	0.54×10³
冰	2.1×10³	水银	0.14×10³

A．一杯水比一桶煤油的比热容小

B．液体的比热容一定比固体的比热容大

C．水吸收或放出热量的本领较强，常用作冷却剂

D．比热容是物质自身的性质之一，只和物质的种类有关

【分析】比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类和状态有关，与物质吸收热量的多少、质量多少、温度变化没有关系；根据比热容的特点进行分析判断。

【解答】解：A、由表格中的信息可知，水的比热容大于煤油的比热容，比热容大小与质量无关，故A错误。B、液体的比热容不一定比固体的大，比如：冰的比热容比水银的比热容大，故B错误。C、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以人们常用水作冷却剂，故C正确；D、比热容是物质自身的性质之一，只和物质的种类和状态有关，故D错误。故选：C。

【点评】本题考查温度、热量与内能的关系以及比热容的有关问题，相对比较简单，属于基础题。

2比热容的利用

水的比热容大，它有什么利用价值呢？

①取暖，北方冬天暖气里用水做传热介质

②散热，汽车水箱中用水做散热介质

③调节气候

典型例题：（2018·淄博）下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是（　　）

A．让热水流过散热器供暖

B．用循环水冷却汽车发动机

C．沿海地区昼夜温差较小

D．夏天在房间内洒水降温

【分析】（1）对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；（2）水分的蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度，即蒸发吸热。

【解答】解：A、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以让流动的热水流过散热器取暖，故A不符合题意；B、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机用循环水冷却，故B不符合题意；C、因为水的比热容大于沙石的比热容，相同质量的水和砂石吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的温度少，所以沿海地区昼夜温差比内陆地区小，故C不符合题意；D、炎热的夏天，在室内陆面上洒水，水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度，使人感到凉爽，不是利用水的比热容大的特点，故D符合题意。故选：D。

【点评】本题考查水的比热容大的特点的应用，应用所学知识，解释了实际问题，体现了新课标的要求，属于中考热点问题。

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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，用符号c表示，单位是焦每千克摄氏度[J/（kg·℃)].

2.物理意义：水的比热容是4.2×10°J/（kg·℃），表示1kg的水，温度升高（降低）1℃，所吸收（放出）的热量是4.2×10°J.比热容是反映物质吸热能力强弱的物理量。

3.常见物质的比热容

由表中数据可以发现：①不同物质的比热容一般不同；②同种物质的比热容与物质的状态有关，如水和冰的比热容不同；不同物质的比热容可能相同，如煤油和冰的比热容相同.

4.比热容的理解

（1)比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量、体积、吸放热无关.

（2）质量相同的不同物质，当吸收或放出相同的热量时，温度变化较小的物质比热容大.质量相同的不同物质，当升高或降低相同的温度时，吸收或放出热量较多的物质比热容大.

5.水比热容大的应用

6.利用比热容计算热量