1.正确的应是B.
因为铜比铝的比热容小,相同质量,吸收相同热量的情况下,比热容小的物体温度上升得高.
4.比热容是物质本身的一种特性
比热容是物质的一种特性.每种物质都有自己的比热容.
同种物质的比热容是一定的,不随物体吸收或放出的热量多少、质量、升高或降低的温度而改变.虽然我们可以由Q=cmΔt的变形式c=
来计算物质的比热容,但这仅是一个比值关系,并不代表比热容是由热量、质量和变化的温度来决定.
不同物质的比热容一般不同.比热容是由物质的种类而决定的.
[学习方法指导]
学习比热容概念时可以与密度作类比进行探究.
在初中物理知识中,我们一共学习了两个物质的特性--密度和比热容.
学习密度的相关知识时,我们先进行了探究实验,然后由得到的结论引入了“密度”这一物理量.学习了它的定义、公式、单位、特性的含义、公式的分析、应用等多方面知识,特别是在其“特性的含义”和“公式的分析”中体现了特性与属性的区别,这些都为我们学习比热容的知识奠定了良好的基础.
由于同是特性,必然存在着相似之处,因此我们学习比热容这节知识时,也完全按照这种思路类比而来,只是在几处不同点做了处理,这不仅帮助我们快速全面地掌握了比热容的各个知识点,更重要的是对我们理解比热容这一“特性”的含义提供了捷径.
这种类比法的学习可以应用在许多知识点的学习掌握过程中,你会受益匪浅的.
3.水的比热容及应用
水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).由比热容表中可比较得出:在表中所列物质中,水的比热容最大,它是煤油的2倍,是砂石的4倍多,是干泥土的50倍,是水银的300倍.
水的比热容应作为常识记住它.
水的比热容较大,在日常生活中经常用到这一点.我们先用它来解释一个自然现象,然后再举几个生活中水的应用.
夏季,人们喜欢到海边休假.白天,海风轻拂,带来丝丝凉意,夜间却不会很凉.而沙漠的夏天温度变化较大,白天气温可达60 ℃,夜晚则能降到10 ℃左右.海边与沙漠的气候为什么会这么不同?这就与水的比热容较大有很大的关系.
根据公式Q=cmΔt,当Q与m相同时,c与Δt成反比.水的比热容是砂石的4.5倍,在同样受热的情况下,水的温度变化比砂石小得多.白天,阳光照在海上,由于海水的比热容较大,吸收了热量,海水的温度变化并不大,所以海边的气温不会很高.由于砂石的比热容较小,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.因此我们说沿海地区的气候要比内陆地区的气候更舒适,正是这个道理.
根据公式Q=cmΔt可知,当m与Δt相同时,Q与c成正比,也就是说,上升相同的温度,比热容大的那种物质吸收的热量多;降低相同的温度,比热容大的那种物质放出的热量多.因此,在取暖和制冷时,我们都用比热容较大的水.
我国北方楼房中都装有“暖气”,用水作介质,把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖,因为水的比热容大,相同条件下它放出的热量就比其他物质多,取暖效果较好.
在汽车发动机附近,要用循环的冷水作为制冷剂给发动机降温,是利用了水的比热容较大,在相同条件下,从发动机上吸收的热量较多的原理.
2.热量的计算
如果知道了物质的比热容、质量和上升的温度,你能计算出物质在此过程中吸收的热量吗?我们来看个例题.
已知铝的比热容是0.88×103 J/(kg·℃),这表示质量是1 kg的铝块温度升高1 ℃时所吸收的热量是0.88×103 J.那么,请你计算:把质量为2 kg、温度为30 ℃的铝块加热到 100 ℃,铝块吸收的热量是多少?
解:铝块上升的温度为Δt=t2-t1=( )-( )=70 ℃
那么铝块吸收的热量=铝块质量( )×铝块比热容( )×铝块升高的温度70 ℃=( )J
如果以Q代表物体吸收的热量,c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t0和t分别是加热前、后物体的温度.通过上面的计算,你能总结出一个由比热容计算热量的公式吗?
Q=?
Q=cm(t-t0)
在此公式中,由于物体是吸热过程,因此其后来的温度t比原来的温度t0要高,所以 (t-t0)>0.
如果我要你再类比上例得到物体降温时放出的热量公式,你会吗?应该是:
Q=cm(t0-t)
在此公式中,由于物体是放热降温过程,因此其后来的温度t比原来的温度t0要低,所以(t0-t)>0.
我们可以将物体吸、放热的公式合并写作:
Q=cmΔt
Q、c、m仍代表吸收或放出的热量、比热容、质量,Δt代表变化的温度,计算时应注意Δt>0.
学会了公式,我们来做两个简单计算.
例1:一根800 ℃的烧红的铁钉,质量是1.5 g,它的温度降到20 ℃时放出多少热量?
解:查比热容表可知c铁=0.46×103 J/(kg·℃)
用放热公式:
Q=c铁m(t0-t)=( )×1.5×10-3 kg×( )=5.38×102 J
因此铁钉放出了5.38×102 J的热量
例2:有温度10 ℃,质量是4 kg的水,吸收8.4×105 J的热量,它的温度升高多少度?
解:由公式Q=cmΔt可以得出求变化温度的计算式为:
Δt=
=
=50 ℃
因此水的温度升高了50 ℃.
通过例题2我要提醒你的是:注意区别“升高(升高了)”和“升高到”“降低(降低了)”和“降低到”是完全不同的意思:“升高”和“降低”都是指温度的变化Δt,即分别是t-t0和t0-t,而“升高到”和“降低到”则是指末温度t.
1.比热容
我们会有这样的经验:烧水时,用同样的火进行加热,水越多,水温升高得越高,水吸收的热量就越多.那么,你是不是想弄清以下两个问题:水吸收的热量是否与水的质量和水温升高的多少有关?若是不同的物质,例如一种是水,另一种是砂子,它们吸收的热量又与哪些因素有关呢?
我们先来做个探究实验:比较不同物质的吸热能力.
实验装置如图15-6所示.我们想比较水和砂子谁的吸热能力强,所用的器材有:
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图15-6
两个酒精灯、两个铁架台、两个金属盘、两个温度计、两个石棉网、质量相等的水和砂子.当然我们所研究比较的对象也可以是其他液体或固体,这个由你实验时来定.
我们实验的目的是:用质量相同的水和砂子,让它们吸收的热量相同,比较它们温度升高的多少,从而研究它们吸热能力的差异.
那首先我们用天平称出质量相同的水和砂子(例如都是100 g)作为研究对象;其次我们实验时使用的酒精灯是相同的,这样能保证加热相同的时间时,水和砂子吸收的热量相同;再就是实验前先用温度计分别测出水和砂子加热前的温度t1和t2.
准备工作都做好了,我们可以开始实验了,将水和砂子分别放在事先准备好的整套仪器中,开始加热并同时计时,20 min后用温度计分别测量此时水和砂子的温度t1′和t2′,停止加热,计算出水和砂子两次各自上升的温度Δt1=t1′-t1和Δt2=t2′-t2,比较Δt1和Δt2的大小,即可求出谁的吸热能力强,将实验中数据填入下列表格中.
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加热前温度t(℃) |
加热20 min后温度t′(℃) |
上升的温度Δt=t′-t(℃) |
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水 |
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砂子 |
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分析实验数据我们发现:质量相同的水和砂子吸收相同的热量时,水的温度上升的小,说明水的吸热能力强.
如果你有时间有条件的话,换用另一组固体和液体再按上述步骤进行一次实验.
分析实验现象和数据,我们发现这样一个问题:不同的物质,在质量相等、温度升高的度数相同时,吸收的热量是不同的.那么怎样表示各种物质在这种性质上的差别呢?物理学中引入了“比热容”这个物理量.
(1)比热容的物理意义
比热容是用来表示质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不相同.
(2)比热容的定义
由生活经验和实验结论我们可以看出:物体吸收热量的多少与物体的质量、种类、升高的温度都有关系.为了便于比较,我们将质量和升高的温度都取最简单的情况.这样,比热容被定义为:
单位质量的某种物质,温度升高1 ℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容.
比热容用符号c表示.
单位质量的某种物质,温度降低1 ℃放出的热量与它温度升高1 ℃吸收的热量相等,数值上也等于它的比热容.
(3)比热容的单位
比热容的单位是焦/(千克·℃),符号为J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度.
(4)比热容表
课本第112页有一个比热容表,罗列了一些液体和固体的比热容值,你在表中找一找 c水=( ),c铜=( ).
我们以水和砂石为例来比较分析一下.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),砂石的比热容是0.92×103 J/(kg·℃),它们分别表示:1 kg水温度升高1 ℃所吸收的热量为4.2×103 J;而1 kg砂石温度升高1 ℃所吸收的热量为0.92×103 J,比水吸收的热量少很多.那么,当水和砂石质量相同时,让它们吸收同样多的热量,我们不难分析出:此时水上升的温度比砂石上升的温度要少.因此会出现我们探究实验中的现象和结论,而且我们可以说:比热容大的那种物质吸热能力强.你能明白吗?
5.利用探究性学习活动培养学生自己动脑筋想办法解决问题的能力.
[基础知识精讲]
在第十章中,我们学习了物质的一种特性--密度的相关知识,本节我们要学习的是物质的另一种特性--比热容.
4.通过探究,比较不同物质的吸热能力;
3.了解热量的计算公式;
2.学会利用物质的比热容表;
1.通过实验了解比热容的概念,尝试用比热容解释简单的自然现象;
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