如何正确理解物质的比热容

如何正确理解物质的比热容

许多同学对物质的比热容感到难以理解.比热容反映了物质的什么特性？为什么用“比热容”这三个字？比热容这个名词生活中不常用，大家感到陌生、抽象。比热容的概念涉及质量、热量、温度三个物理量，三个物理量，学生对定义中为什么要同是满足“每千克”和“温度上升1℃”这两个条件感到不可理解。比热容的单位为什么这么复杂？还有不会用比热容知识解释有关的生活、自然现象。为突破这个难点，建议采取下面几个层次，帮助学生理解。

一、通过实验，增加感性认识

可通过回忆生活经验，如把一壶水烧开要比把同样情况下半壶水烧开用的时间长，说明同样情况下，物质的质量越大，吸收的热量越多；把一壶水烧开比把一壶水烧热用的时间长，说明同样情况下，物质升高的温度越高需要吸收的热量越多；再取质量、初温都相同的水和煤油，用同样的容器和热源加热，发现升高相同的温度，水需要加热的时间长。这说明同样情况下，物质的种类不同，吸收的热量也不同。这样看来，物质吸收热量的多少与物质的质量、升高的温度及物质的种类有关系。换句话说，不同物质（如水和煤油），在质量相同、吸收热量也相同时，升高的温度不同。这反映了不同物质对所吸收的热量的容纳本领不同：物质吸收热量温度升高。质量相等的不同物质吸收相同的热量，若温度上升越慢，就说明这种物质吸收热量的容纳本领强。为了反映物质的这种特性，物理学中引入了“比热容”，即比较不同物质对吸收（或放出）热量的容纳本领，简称比热容。

二、采用比较法，准确理解概念

既然物质吸收的热量的多少与物质的质量、升高的温度及物质的种类都有关系，那么，怎样定义不同物质的这种特性——比热容呢？

回忆我们学习比较物体快慢的方法，因为物体运动的快慢（即速度）与运动的距离及运动的时间都有关系，所以要比较速度的大小，通常保持一个量不变比另一个量。即相同的时间比距离或相同的距离比时间。这种研究问题的方法叫做控制变量法，它是定义许多物理量的常用方法，在学习速度、密度、压强、热值等物理量时，均采用了这种方法。现在既然物质吸收的热量与物质的质量、升高的温度及物质的种类这三个物理量都有关系，我们在研究时应保证几个量不变呢？

生：应该保证两个量不变，看第三个量。

师：那比热容应该怎样定义？

生：可以保持物质的质量及升高的温度不变，比较吸收的热量；还可以保持物质的质量及吸收的热量不变，比较升高的温度；还可以保持物质升高的温度及吸收的热量不变，比较质量。

师：很好，物理中为什么采用这一种方法来定义呢？这是因为保持物质的质量及升高的温度不变时，物质吸收的热量越大，比热容也越大；反之，采用保持物质的质量及吸收的热量不变而比较升高的温度，（或保持物质升高的温度及吸收的热量不变而比较质量）的方法，会得出升高的温度（或质量）越大，比热容越小。这不符合人们的认识习惯。

经过以上的类比，学生较好地理解了比热容的概念。

三、比热容是物质的一种特性

比热容是物质的一个特征物理量，它反映了质量相等的不同物质升高（或降低）相同的温度时，吸收（或放出）的热量并不相同，物质的比热容越大，吸收（或放出）的热量越多，或相同质量的不同物质吸收（或放出）的热量相同，温度的升高（或降低）是不同的，物质的比热容越大，温度的变化越小。

比热容是物质的一种特性。只与物质的种类、状态有关，与其他任何因素无关，当然与吸收（或放出）的热量、质量、升高（或降低）的温度等有关。和密度一样。利用比热容也可以鉴别物质。比热容的单位可以从比热容的定义式来分析，它是由三个单位组合起来的复合单位，就是J/(kg*℃)。在日常生活和生产中，也会遇到类似比热容的物理量，也有很类似的单位。例如，工厂里工人制造零件的劳动量是用个/（天*人），即每人每天的工作量是制造多少个零件来表示。

四、加强应用，理解水的比热容大的实际意义

从课本中几种物质的比热容表可以看出，水的比热容最大，这在人们的日常生活和生产中具有重要的意义。主要表现在两个方面：一方面，冷却或取暖时。由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）相同的温度吸收（或放出）的热量较多，这样水就可以用来冷却或取暖。用水来冷却时，是让水吸收带走更多的热量。如柴油机工作时，水箱中要加足水；用来取暖时，是让水放出更多的热量。如北方地区寒冷时，为防止稻田中的秧苗冻坏，常在夜晚向地里放水。另一方面，由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度去改变不多，这一点有利于调节气候。沿海地区和内陆地区相比，冬天和夏天温差较小、白天和夜晚温差也较小就是这个道理。

通过这几方面的教学，我想学生一定对比热容的这章知识有个详细和深刻的理解，也更有利于学好与比热容类似的物理量。