12.3 研究物质的比热容

一、热量
1. 定 义：物体在热传递的过程中放出或吸收能量的多少。符号：Q 2. 单 位：焦耳 。 符号：J
二、燃料的热值 1. 定 义：某种燃料完全燃烧 时所放出的热量与燃料质量 的比叫做这种 燃料的热值。符号：q
2.单 位：焦耳/千克 （J / Kg 或 J • Kg—1) 3. q柴油=3.3×107J/kg 的物理意义： 1千克的柴油完 全 燃烧 时放出的热量为 3.3 × 107焦 4. 计 算 公 式：Q= q m
m=500g=0.5kg
Q=qm=4.6× 103J/kg× 0.5kg=2.3× 103J
燃料的热效率：
在实际利用燃料 中，燃料很难完全燃 烧，而且放出的内能 不能被完全利用，有 效利用的只是其中的 一部分．
炉子的效率:
1、定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出 的热量之比，叫做炉子的效率。
已知：t = 50℃ ，m=100g=0.1kg，Ｑ吸= 6.3×103Ｊ Ｃ煤油=2.1×103Ｊ／(kg·℃ )
求：t0 =？ 解：由Ｑ吸=Cm△t 得：
△t=—Ｑ Cm—吸 = —2.—1×—1—03Ｊ—6.／—3×(—k1g—0·3—Ｊ℃—)—×—0.—1k—g =30℃
∵ △t = t - t0 ∴ t0= t- △t = 50℃ - 30 ℃ =20 ℃ 答；煤油的初温是20 ℃
水的比热容大，在质量一定的条件下升高相同温 度时，水吸热多，用水作冷却剂效果好。
2、热水供暖 ——冬天的散热器用热水取暖
水的比热容大，在质量一定的条件下水降低相同 温度时, 放出热量多，用热水取暖效果好。
3、调节气候 为什么同一地方的海水和沙子在同一时刻的温度不一样？
中午
傍晚
沙子很烫而海水很凉 沙子变凉而海水却很温暖
为比较不同燃料的这
种质量相同，完全燃 烧时放出的热量不相 同的特性。
热值
什么是完全燃烧呢?
完全燃烧—— 就是燃料全部烧尽的意思， 即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧 化反应。
热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时
所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的 热值。
热值的符号：q 单位：J/kg（J/m3）
2.完全燃烧10千克的焦 碳所放出的热量相当于完全 燃烧多少千克的干木材放出 的热量？
思考：
0.5kg干木柴热值是多大
燃料燃烧放出热量的计算公式 由热值所表示的物理意义可得出，燃料
燃烧放热的
计算公式：Q=qm 或 Q=qV
完全燃烧500g汽油时可以放出多少 热量？
解：查表可知，汽油的热值 q=4.6× 103J/kg
3 物理意义 水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），它表示的物理 意义是什么？
1Kg的水温度升高1℃需要吸收4.2×103J的热量
分析比热容表，可以找出哪些规律 ？J/(kg·℃)
①物质的比热容与物质的种类有关，不同物质的 比热容一般是不同的；
②物质的比热容还与物质的状态有关，与质量、 温度、吸收或放出的热量无关；
内能减少 内能增加
2.符号 Q 吸热时Q吸，放热时Q放
3.单位 焦（J）
温度、热量、内能的区别：
1、 热量是过程量；温度、内能是状态量
2、单位区别
温度只能说“是、降低、升高”
3、表述 区别
热量只能说“吸收、放出” 不能说：一个物体含有多少热量
内能只能说“有、具有、改变”
温度、热量、内能的联系:
热传递可以改变物体的内能使内能增 加或减少，但温度不一定改变。
物体吸收的热量多少可能与物体的 __质__量__ ，
_温___度__的__变__化， ____物__质__的__种___类__ 有关。
制定计划与设计实验
（1）选水和砂石为研究对象来做这个实验时，水
和砂石的哪些量应该相同？
质量相同
初温相同
（ 2）若用相同的酒精灯对水和砂石加热，水和砂 石吸收热量的多少通过什么来判断？有什么要求？
2、水的比热容大在生活、生产中的应用 ①用冷水冷却物体 ②热水供暖 ③调节气候 三、热量的计算：
Ｑ吸=Cｍ△t=Cm（t-t0） Ｑ放=Cｍ△t=Cm（t0-t）
(2）如何科学地比较不同物质的这种特性呢？
为了反映不同物质的吸热（或放热）本领是不同的， 我们引入了一个新的物理量——比热容。
二、什么是比热容
1 定义：物理学中，把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 做这种物质的比热容，用符号c表示。
2 单位：J/（kg·℃） 读作“焦每千克摄氏度”
Hale Waihona Puke 升高的 温度△t 加热 的时间t
水的 质量m
100
200
5 10 15 20 25 …
分析论证：升高的温度相同时，水吸收
的热量跟它的质量成正比。
3、你打算用哪种方法验证猜想？
方案一：取等质量的水和砂 石，加热相同的时间（吸收相等 的热量）后，比较温度的变化。
我选 方案一
方案二：取等质量的水和砂 石，使其升高相同的温度，比较 加热的时间（吸收热量的多少)。
因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们 吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙子的比热容 大，所以海水升温比沙子慢，海水很凉沙子很烫；没 有日照时，海水降温比沙子慢，海水很温暖沙子变凉。
三、热量的计算 例1：500克的铝块，温度由100℃降低到15℃，
放出了多少热量？
已知：m= 500g=0.5kg，c=0.88×103J/(kg·℃)， t0=100℃，t=15℃
5. 节 约 燃 料 的 措 施： （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
（2）尽可能减少各种热量损失。
三、比热容 一、影响物体吸热（或放热）多少的因素：
①物体的质量； ②温度变化量； ③物质的种类 二、比热容： 1、定义：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，叫做这种物质的 比热容，用符号c表示，单位：J/（kg·℃）
夏天天气真热，这个“热”字表示 温度； 摩擦生热，这个“热”字表示 内能；
烧煤时向外放 热，这个“热”字表 热量。
三、燃料的热值
讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不
久就升温了。 问：那么这些热量从何而来？ 是从木柴燃烧时放出的热量来的
思考：：5kg的木材和10kg的木材燃烧时放
出的热 量是否相同？ 这说明什么？ 同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多
A半杯热水
混合
B半杯冷水
一杯温水
讨论: ①A、B物体温度的变化？内能的变化？
② A、B物体分别失去或得到什么？这
是通过哪种方式改变物体的内能？
思考：内能改变多少可以用什么来量度呢？ 热量是物体内能改变的一种量度度.
定义：热传递过程中物体 内能改变的多少叫热量
A.物体放热 B.物体吸热
温度降低 温度升高
③不同的物质比热容可能相等； ④水的比热容最大。
因此，可以用比热容来鉴别物质的种类。显然， 物质的比热容是物质的一种特性。
还有哪些物理量的大小取决于物质的种类？
密度
热值
生活·物理·社会
“水的比热容大”这一特点在人们的日常生活和生 产中有哪些重要的应用呢？
1、用冷水冷却物体(冷却剂) ——汽车发动机用冷水来冷却
燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？
思考：用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，
水升高的温度不相同，这说明什么？
说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同。
大量实验表明：
1、同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它 的质量成正比 。
2、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时 放出的热量并不相等。
我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热 性能的优劣？
两种方法在实验效果上是一致的。
加热时，使用玻璃棒不断搅拌。目的是：使沙子和水受热均匀。
加热的时间t
／min
升高的温度 △t∕℃
12 3 45…
物质
水
5 10 16 21.5 27.5
砂石
7 16 26 38 51
分析与论证：质量相等的不同物质，在升高相同温度 时，吸收的热量是不同的。
（1）水和砂石谁的吸热能力强？
求:Q放
解: Q放=Cm（t0-t）
= 0.88×103J/(kg·℃)×0.5kg×（100℃-15℃）
=3.74×104J
答：铝块放出的热量3.74×104J.
例3、质量是100克的煤油，吸收了6.3×103Ｊ的 热后温度升高到5０℃ ，求煤油的初温是多少℃？ （Ｃ煤油=2.1×103Ｊ／(kg· ℃ )）
两种方法在实验效果上是一致的。
升高的温
度△t
加热 的时间t
5 10 15 20 25 …
水的质量m
100
方案一：取不同质量的水， 加热相同的时间（吸收相等的热 量）后，比较温度的变化。
我选 方案一
方案二：取不同质量的水， 使其升高相同的温度，比较加热 的时间（吸收热量的多少)。
两种方法在实验效果上是一致的。
热值的意义：
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义
表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义
表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为 4.9×107J。
活动2：怎样选择燃料
1. 从热值表中所列固体、 液体、气体燃料中，各找 出一种热值最大的燃料， 并说明它表示什么意思？
加热的时间 酒精灯的火焰大小要相同
（3）对装水和砂石的烧杯规格有什么要求？为什么？
规格相同
（4）实验需要测量哪些量？需要哪些器材？
水和砂石的质量 升高的温度 加热的时间
A、探究水的吸热与温度变化的关系