【学习要求】

1.了解热量.

2.通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象.

【知识网络】

【知识要点】

1.比热容

单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量，叫做这种物质的比热容.在国际单位制中比热容的单位是J/（kg·℃），读做焦每千克摄氏度.

比热容是物质的一种属性，和密度一样，每种物质都有各自的比热容.如水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）.要注意的是，同种物质在不同状态时比热容是不同的.例如，水结成冰后，它的比热容变为2.1×103J/（kg·℃）.

2.热量及热量的计算

物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量，用符号Q表示.热量的单位与能量的单位相同，也是焦（J）.

实验表明，物体在吸热或放热的过程中，物体的质量越大、比热容越大、温度的变化越大，物体吸收或放出的热量就越多.设物体的比热容为c，质量为m，初温度为t0，末温度为t.

当物体温度升高时，所吸收的热量为Q吸=cm（t-t0）.

当物体温度降低时，所放出的热量为Q放=cm（t0-t）.

【典型例题】

例1　下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质的种类有关的是（　　）.

A.体积相等的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同

B.质量相等的两块铜温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同

C.体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

D.质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

点拨　本题属于过程与方法开放题，要运用控制变量法，对四个选项中涉及的每个过程进行分析.

例2　炎热的夏季，东太湖地区的最高气温往往比周边地区要低1～2℃.你能利用比热容知识解释这一现象吗？

点拨　注意：水的比热容比泥土的比热容大.

例3　张红在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶与煮沸同质量的豆浆用的时间不同，这是为什么呢？她猜想，可能是牛奶和豆浆的比热容不同，并简述了验证这个猜想的办法.请你写出验证猜想的办法.

点拨　在设计实验方案时，要注意控制变量.从而找出相应两个物理量之间的定性关系.

例4　小宇家的电热水器容量为100L，若该热水器在储满水的情况下通电加热，则水温从20℃升至80℃，至少需要吸收多少热量？

点拨　这是一个简单计算热量的问题，来源于日常生活.它还可以和电学知识结合起来.

【例题解析】

例1：选项A中，没有不同的物理量，所以不能说明问题.对于选项B，质量相等、物质种类相同、温度升高不同，导致吸收的热量不同，说明物质吸收的热量与温度升高有关.对于选项C，有两个因素不同，即质量不同、物质种类不同，导致吸收的热量不同，所以，不能确切说明物质吸收的热量与物质的种类有关.对于选项D，质量相等、温度升高相同，物质种类不同，导致吸收的热量不同，说明物质吸收的热量与物质的种类有关.故答案应选D.

例2：查表知，c水=4.2×103J/（kg·℃），c泥土=0.82×103J/（kg·℃），c水＞c泥土.根据比热容的概念和热量计算公式知道，在吸收相同热量的情况下，相同质量的水升高的温度比泥土要少.这样就导致了在炎热的夏季里，东太湖地区的最高气温低于周边地区最高气温的现象.沿海地区的最高气温低于内陆地区的最高气温也是这个道理.

例3：验证方法：用同一个锅，先后装质量相同的牛奶和豆浆，放到同样的火上加热相同时间，测出各自升高的温度并进行比较，若升高的温度不同，说明比热容不同.（或用同一个锅，先后装质量相同的牛奶和豆浆，放到同样的火上加热到相同的温度，比较加热时间的长短，若加热的时间不同，说明比热容不同.）

例4：应用公式Q吸=cm（t-t0），其中，m=ρV，代入数据有Q吸=4.2×103J/（kg·℃）×1.0×103kg/m3×100×10-3 m3×（80℃-20℃）=2.52×107J.所以，若不考虑热量的散失及水箱自身的吸热，至少需要吸收2.52×107J的热量.

注意：用公式Q吸=cm（t-t0）或Q放=cm（t0-t）来计算时，一定要弄清初温、末温或温度的变化这几个量.

自我评估

一、选择题

1.下表是一些物质的比热容c/J·（kg·℃）-1：

根据表中数据，下列判断正确的是（　　）.

A.物质的比热容与物质的状态无关

B.100g水的比热容是50g水的比热容的2倍(www.daowen.com)

C.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大

D.寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，主要是因为水的比热容较大

2.“海陆风”中的“海风”是风从海面吹向陆地，其形成的根本原因是：与海洋相比，陆地的（　　）.

A.比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高

B.比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低

C.比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高

D.比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低

3.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，只和物质的种类有关

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.物质的状态发生变化时，其比热容一般不变

4.用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热，经相同时间t后（不计热量损失，且液体均未达沸点），A的温度从20℃升高到40℃，B的温度从20℃升高到60℃，则下列说法正确的是（　　）.

A.A的比热容与B的比热容之比为2∶1

B.A的比热容与B的比热容之比为2∶3

C.在加热时间t的过程中，B吸收热量比A吸收热量多

D.若实验中让A和B升高相同的温度，B吸收热量较多

二、填空题

5.质量和初温相同的甲、乙两种液体，经同一加热器加热相同时间后，甲液体的温度高于乙液体的温度，则甲液体的比热容________（选填“大于”“等于”或“小于”）乙液体的比热容.如果乙液体的质量为1kg，初温为20℃，加热一段时间后温度升高到50℃，吸收的热量为1.26×105J，则乙液体的比热容为________J/（kg·℃）.

6.甲、乙两金属球的质量之比是5∶3，吸收相同热量后升高的温度之比为1∶5，则它们的比热容之比为________.若甲、乙两金属球的质量之比为2∶5，比热容之比为3∶2，升高相同温度时吸收的热量之比为________.

7.小明在做“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，每种液体各做3次实验，得到下表数据.

（1）分析第1、4次，第2、5次或第3、6次实验数据，小明认为：加热相同的时间后，乙升高的温度高一些，这说明乙吸收的热量多一些，小明的判断是________（选填“正确”或“不正确”）的，理由是：_____________________________________________.

（2）分析第2、3次或第5、6次实验数据，小明可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，物体的________越大，吸收的热量就越________（选填“多”或“少”）.

（3）通过比较第2、4次实验数据可知，液体吸收的热量多少与液体的________有关.本实验中，液体________（选填“甲”或“乙”）的吸热能力更强.

三、计算题

8.某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1m2表面上每秒接收到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验.经多次实验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%.控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终是2m2，已知：太阳能热水器内水的质量为100kg，水的初温为20℃，经8750s后水温上升到45℃，［c水=4.2×103J/（kg·℃）］请计算：

（1）在上述过程中太阳能热水器内水吸收的热量是多少？

（2）在垂直于太阳光的1m2表面上，每秒接收到的太阳能是多少？（假设热水器吸收到的太阳能全部被水吸收）

四、应用题

9.一个烈日炎炎的中午，乐乐和聪聪在海边发现海水比沙滩上的沙子凉得多，于是想探究海水和沙子吸热情况有什么不同.

乐乐的方案是：用相同规格的电加热器分别给100g沙子和100g海水加热相同时间，比较沙子和海水升高的温度.

聪聪认为该方案应该改进，设计了新的实验方案：用50g海水和50g沙子的混合物代替乐乐方案中的100g沙子，用相同规格的电加热器分别为100g混合物和100g海水加热，使它们升高相同的温度，比较加热的时间.

（1）老师认为聪聪的想法更合理，因为沙子是固体颗粒状，加热时不容易__________.

（2）乐乐的方案中选择用相同规格的电加热器加热相同时间是为了使被加热的物体____________________.

（3）按照聪聪的方案进行实验，那么如果从实验中发现____________________，就可以初步判断海水的吸热能力比沙子强.

（4）物质的这种性质用比热容表示，水的比热容较大，在生活中有很多应用，请举出一例：____________________.