比热容概念引入的意义

  • 大量事实表明,不同种类的物质,当质量及温度变化相同时,吸收(或者)放出的热量一般不同,这是由物质本身的性质和状态决定的。为了表示物质本身的这种性质,物理学中引入了比热容的概念。

比热容

  1. 定义:某种物质温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量与物质的质量和温度变化量乘积的比,叫作这种物质的比热容。
  2. 定义式:
    或者
  3. 单位:由质量、温度、热量的单位复合而成。J/(kg•℃),读作“焦每千克摄氏度”
  4. 比热容的特点:
    • 比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容,不同物质的比热容一般不同,可以粗略鉴别物质。
    • 比热容的大小只与物质的种类和状态有关,与质量大小,温度高低,吸收和放出热量的多少都没有关系。
    • 对于同一钟物质,比热容的大小与物质的状态有关,如c>c
  5. 以水为例说明比热容的含义:
    1kg的水温度升高(或降低)1 ℃,吸收(或放出)的热量是4.2×103J 。

实验探究——物质的比热容

水的比热容较大在日常生活中的应用

  1. 一定质量的水吸收(或放出)大量的热,由于水的比热大,所以其本身温度的变化不大,有利于调节气候。
  2. 一定质量的水升高(或降低)一定的温度,由于水的比热大,所以能吸收(或放出)很多的热量,所以暖气用水作为工作物质取暖,发动机用水作为工作物质降温。

热传递过程中物体吸收(或放出)的热量

  1. 热传递过程中物质吸热多少的影响因素:质量、温度的变化量、物质的种类(比热容)。
  2. 热量的计算
    • 吸热公式:
    • 放热公式:
    • 热量计算的一般公式:
  3. 热平衡方程:
    • 两个温度不同的物体放在一起时,高温物体放出热量,温度降低;低温物体吸收热量,温度升高。若放出的热量没有损失,全部被低温物体吸收,最后两物体温度相同,称为“达到热平衡”;
    • 达到热平衡的物体末温度相同;高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,即:

要点提炼

  1. 比热容是物质自身的性质之一,它反映了不同物质吸、放热本领的强弱,比热容大的物质吸、放热本领强,比热容小的物质吸、放热本领弱。
  2. 同一物质的比热容随状态的改变而改变。例如,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),变为固态的冰后的比热容是2.1×103J/(kg·℃)。
  3. c=Q/(m△t )表示比热容在数值上等于Q/(m△t ) ,但比热容既不与热量成正比,也不与质量、温度变化量的乘积成反比。同种状态下,比热容只取决于物质的种类。

课后练习

【例】(编号:T100301) 一滴水和一桶水谁的比热容大?
【例】(编号:T100302) 不同物质的比热容一定不同吗?同种物质的比热容一定不变吗?
【例】(编号:T100314)水的比热容___,可用冷水冷却汽车发动机,是因为相等质量的水和其他液体升高相同温度时,水吸收的热量___;用水取暖,是因为相等质量的水和其他液体降低相同温度时,水放出的热量___。
【例】(编号:T100320)水稻是喜温植物,春季育秧时,农民通常在傍晚向秧田灌水,早晨再将水放出,以防霜冻,这是因为水的__________较大,当气温降低时,水能放出较多的热量;如果某秧田中水的温度降低了2℃,放出了3.36×107J的热量,则该秧田内水的质量为________kg。[已知c=4.2×103J/(kg·℃)]
【例】(编号:T100321)水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),将质量为10 kg的水从30℃加热到80℃,需要吸收的热量是________J,如果将水倒去1/4剩余水的比热容为________J/(kg·℃)。
【例】(编号:T100322)一个质量为2 g的烧红的铁钉,温度为600℃,若它的温度降低到100℃,释放的热量为____________J;若这些热量全部用于加热100 g常温的水,则水温将升高____________℃。[已知铁的比热容为0.46×103J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
【例】(编号:T100316)用两个相同的电热器给质量同为2 kg的物质A和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示。则物质A的比热容__________(选填“<”“>”或“=”)水的比热容。加热3 min水吸收的热量约__________J。
【例】(编号:T100303) 对于同一种物质,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
【例】(编号:T100304) 一杯开水,从刚倒入杯中到可以喝的这段时间内,放出的热量最接近的值是();
A.5×102J     B.5×103J      C.5×104J      D.5×105J
【例】(编号:T100305) 把质量为2.5kg、温度为20℃的水加热到100℃,水吸收的热量是多少?(c=4.2×103J/(kg•℃))
【例】(编号:T100306)在“科学探究:物质的比热容”的实验中:
(1)设计实验。
①用水和煤油做实验,应使水和煤油的________相等;
②用电加热器加热,应用了电加热器在相同时间内对外供热________的特点;
(2)实验所需的器材有:电加热器、____________、搅拌器、天平、电源、计时的秒表、水和煤油;
(3)实验中得到如下一组数据:

①较分析1、3号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是:质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;
②较分析1、2号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是:________________________;
③较分析___________号和__________号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是:质量相等的同种物质,升高不同的温度,吸收的热量不同。
④实验说明物体吸收热量的多少不仅与物体的质量和升高的温度有关,还与________________有关。
【例】(编号:T100307) 为保证秧苗夜间不致受冻,傍晚时向秧苗田里多灌一些水,这是因为什么?
【例】(编号:T100308) 盛夏天气炎热,小云利用冰箱制作冰块.一段时间后,发现水全部结冰.下列关于水结冰后相应物理量变化叙述正确的是(  )
A.体积变小B.质量变大C.密度变小D.比热容不变
【例】(编号:T100315)烈日炎炎的夏季,白天海滩上的沙子热得烫脚,海水却很凉爽;傍晚,沙子很快凉了,但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件,沙子和海水的温度不一样的原因是(  )
A.沙子的密度比海水的密度大
B.沙子的比热容比海水的比热容大
C.沙子的比热容比海水的比热容小
D.沙子的质量比海水的质量小
【例】(编号:T100318)甲、乙两种物体质量相同而比热容不同,当它们升高相同温度时,则(  )
A.比热容小的吸收热量多
B.比热容大的吸收热量多
C.初温低的吸收热量多
D.甲、乙吸收的热量一样多
【例】(编号:T100309) 如图在探究“不同物质的吸热能力”时,同学们使用的器材有:相同规格的电加热器、玻璃杯、温度计、初温和质量都相同的水和食用油,关于实验,下列说法正确的是(  )
A. 食用油吸热升温快,说明食用油吸热能力强
B. 物体吸热多少是由它的物质种类决定的
C. 加热相同的时间,末温低的物体吸热能力强
D. 将食用油和水加热到相同的温度时,它们吸收的热量相同
【例】(编号:T100310) 水是人类生存不可缺少的物质,图中能正确描述与水有关的各物理量之间关系的图像是(    )
【例】(编号:T100317)下列说法正确的是(  )
A.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
B.把-5℃的冰块放在0℃的冰箱内,几分钟后,有部分冰会变成水
C.炽热的铁水具有内能,冰冷的铁块也具有内能
D.用锯条锯木板,锯条的温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量
【例】(编号:T100319)下表是一些物质的比热容,根据表中的数据,下列判断正确的是(  )
A.1 kg铝的比热容是2 kg铝的比热容的1/2
B.工厂里冷却塔大多用水作为冷却剂是利用水的比热容大的特性
C.物质的比热容与物质的状态无关
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水的温度变化较大
【例】(编号:T100311) 1kg、20℃的水吸收4.2×105J的热量后,它的末温度在80℃、100℃、120℃和130℃四个温度中,最多有几个可能值()
A.1  B.2  C.3   D.4
【例】(编号:T100312) 有甲、乙两种物质,其质量之比是3:2,吸收的热量之比是5:6,那么比热容之比和升高的温度之比分别可能是( )
A.2:3,6:5
B.5:3,1:3
C.5:3,2:5
D.6:5,2:3
【例】(编号:T100313) 为研究不同物质的吸热能力,某同学用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图所示。
(1)根据图像,某同学认为:“加热相同的时间时,甲升高的温度高一些,这说明甲吸收的热量多一些。”这位同学的判断是否正确?请说明理由。
(2)要使甲、乙升高相同的温度,应给__________加热更长的时间,这说明__________的吸热能力强些。
(3)如果已知甲的比热容是1.8×103J/(kg•℃),则乙的比热容是 多少J/(kg•℃)。

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