第1节 热量 比热容
知识梳理
一、热量
1.定义：在热传递的过程中，传递热的多少。
2.单位： 焦耳 ，简称 焦 ，符号 J 。
二、比热容
1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的 热量 与它的 质量 和 升高的温度 乘积之比。用符号 c 表示，单位是焦每千克摄氏度，符号为 J/(kg·℃) 。
2.意义：比热容是物质自身的一种 特性 ，同种物质相同状态有相同的 比热容 ，不同物质的比热容一般 不同 。因此，比热容也可用来 鉴别物质 。
3.水的比热容
(1)数值：c水＝ 4.2×103 J/(kg·℃) 。
(2)意义：1 kg水温度 升高 （或 降低 ）1 ℃，吸收（或放出）的热量是 4.2×103 J。
(1)比热容是物质的一种属性，只和物质的种类有关( × )
(2)水的比热容较大，所以比较适合做冷却剂( √ )
(3)不同种物质的比热容一般不同( √ )
(4)物质的质量越大，比热容就越大( × )
三、热量的计算
1.公式：
Q吸＝ cm(t－t0) 。
Q放＝ cm(t0－t) 。
2.各物理量的意义及单位
Q表示吸收或放出的 热量 ，单位是 J 。
c表示 比热容 ，单位是 J/(kg·℃) 。
m表示 质量 ，单位是 kg 。
t0表示 初温 ，t表示 末温 。
重难突破
重难点1 对比热容的理解
【典例1】 下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是( )
A．汽车发动机用水作冷却剂
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
解析：因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水冷却汽车发动机，故A不符合题意；游泳之后从水中出来，风一吹感觉特别冷，是由于身体表面的水汽化吸热，与“水的比热容较大”这个特性无关，故B符合题意；因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙子比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，由此使得海边昼夜温差小，故C不符合题意；因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质比较，吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少，所以生物体内水的比例高，有助于调节自身的温度，故D不符合题意。
答案：B
把握两点，正确理解比热容
正确解答有关对比热容理解的题目，关键是把握以下两点：(1)比热容只与物质的种类和状态有关。
(2)利用水的比热容大分析问题时，关键是搞清两个方面：一是比热容大的物质在相同条件下，吸收或放出相同的热量，温度变化小；二是在温度变化相同时，吸收或放出的热量多。
【对点训练】
1.“热岛效应”是指在静风或微风时，城市中心区气温比周围郊区高的现象。下列说法正确的是( D )
A．柏油马路比热容大，升温快
B．夏天傍晚，城市柏油路面温度比湖水温度低，说明路面比热容大
C．夏天城市温度高，环卫车洒水降温，是利用了水比热容小的特点
D．在相同的日照条件下，草地和柏油马路温度不同，这就是“热岛效应”的原因之一
重难点2 热量的计算
【典例2】为研究物质的吸热性能，同学分别对质量都为500 g、初温都为20 ℃的水和煤油加热，结果水温升高了40 ℃。［不考虑热量损失，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c煤油＝2.1×103 J/(kg·℃)，煤油的沸点为150 ℃］
求：(1)水吸收的热量是多少焦耳？
(2)若水吸收的热量全部被煤油吸收，煤油的温度能升高到多少摄氏度？
解：(1)水的质量m水＝500 g＝0.5 kg，
水吸收的热量Q水吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×40 ℃＝8.4×104 J；
(2)煤油的质量m煤油＝500 g＝0.5 kg，
根据题意可知，煤油吸收的热量Q油吸＝Q水吸＝8.4×104 J，
根据Q油吸＝c煤油m煤油(t－t0)可知，煤油能升高到的温度t＝＋t0＝＋20 ℃＝100 ℃。
对于吸热公式Q吸＝cm(t－t0)、放热公式Q放＝cm(t0－t)的应用，分析出物质的始、末温，利用好条件“Q放＝Q吸”是关键。
【对点训练】
2.某同学将一块质量是2 kg的金属块放入90 ℃的水中加热足够长时间后，迅速取出放入另一个装有5 kg水的绝热容器中，容器中水温为38 ℃，放入金属块后水温最终上升到40 ℃，不计热量损失。求：［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c金属＝0.875×103 J/(kg·℃)］
(1)金属块放出的热量是多少？
(2)水吸收的热量是多少？
(3)根据上述计算结果分析：金属放出的热量和水吸收热量是否相等？造成的原因可能是什么？
(1)金属块放出的热量
Q放＝c金属m(t1－t)＝0.875×103 J/(kg·℃)×2 kg×(90 ℃－40 ℃)＝8.75×104 J；
(2)水吸收的热量
Q吸＝c水m(t－t2)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(40 ℃－38 ℃)＝4.2×104 J；
(3)由以上计算可知，金属块放出的热量大于水吸收热量；造成这一现象的原因可能是在热传递过程中有很大一部分热量散发到空气中造成了热量的损失。
答：(1)金属块放出的热量是8.75×104 J；
(2)水吸收的热量是4.2×104 J；
(3)金属块放出的热量大于水吸收热量；原因可能是在热传递过程中有很大一部分热量散发到空气中造成了热量的损失。
实验剖析
实验 比较不同物质吸收热量的情况
1.实验装置：如图所示。
2.实验器材
烧杯、相同规格的电加热器、温度计、天平、秒表等。
3.实验步骤
(1)用天平称取相同质量的水和食用油；
(2)用电加热器对它们分别加热；
(3)观察在相同的加热时间（如1 min）内，它们温度升高的情况，并记录在表格中。
4.实验数据记录表格
5.实验结论
质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多。
6.反思与交流
(1)实验方法
①控制变量法：选取初温和质量相同的不同物质，用相同的热源进行加热，是为了让不同物质在加热相同时间内吸收热量相同；
②转换法：通过加热时间反映吸热多少。
(2)实验改进
实验装置优化：如图所示，将两种物质同时用同一个热源加热，确保相同时间内吸收的热量相同。
【对点训练】
为了比较“水和食用油吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验，在两个相同的烧杯中，分别装有水和食用油，用相同的电热器分别对它们加热相同的时间。
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
水 60 20 45 6
食用油 60 20 70 6
(1)实验中用相同的电热器对质量相等的水和食用油加热相同的时间，水吸收的热量 等于 （选填“大于”“等于”或“小于”）食用油吸收的热量，这里用到的主要研究方法是 控制变量法 。
(2)对水和食用油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度 小于 （选填“大于”“等于”或“小于”）食用油升高的温度。
(3)实验表明， 水 （选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强。若水的比热容是c＝4.2×103 J/(kg·℃)，食用油的比热容为 2.1×103 J/(kg·℃)。
(4)本实验还可以采用让水和食用油升高相同的温度而记录 加热时间 的办法来进行。
〈拓展提升〉
(5)小明利用酒精灯也做了同样的实验（如图），①在安装、调整图中实验器材时，合理的顺序是先调整、固定 B 的位置，再调整、固定 A 的位置（均选填图中的“A”或“B”）。为保证实验便捷、可靠，实验时应控制装置中一些相同的量，主要有：水的 质量 和水的 初温 要相同。 ②在实验过程中，要不断搅拌水的目的是 使水受热均匀 。③实验中，通过比较 加热时间 来反映水吸收热量的多少。④实验中，用到的测量工具有：温度计、 天平 和 秒表 。
(6)分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 沙子 ，若使两者升高相同的温度，则水吸收的热量较多，由此可知，水的吸热能力比沙子 强 （选填“强”或“弱”），物质的这种特性用 比热容 这个物理量来描述。第1节 热量 比热容
知识梳理
一、热量
1.定义：在热传递的过程中，传递热的多少。
2.单位： ，简称 ，符号 。
二、比热容
1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的 与它的 和 乘积之比。用符号 表示，单位是焦每千克摄氏度，符号为 。
2.意义：比热容是物质自身的一种 ，同种物质相同状态有相同的 ，不同物质的比热容一般 。因此，比热容也可用来 。
3.水的比热容
(1)数值：c水＝ 。
(2)意义：1 kg水温度 （或 ）1 ℃，吸收（或放出）的热量是 J。
(1)比热容是物质的一种属性，只和物质的种类有关( )
(2)水的比热容较大，所以比较适合做冷却剂( )
(3)不同种物质的比热容一般不同( )
(4)物质的质量越大，比热容就越大( )
三、热量的计算
1.公式：
Q吸＝ 。
Q放＝ 。
2.各物理量的意义及单位
Q表示吸收或放出的 ，单位是 。
c表示 ，单位是 。
m表示 ，单位是 。
t0表示 ，t表示 。
重难突破
重难点1 对比热容的理解
【典例1】 下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是( )
A．汽车发动机用水作冷却剂
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
把握两点，正确理解比热容
正确解答有关对比热容理解的题目，关键是把握以下两点：(1)比热容只与物质的种类和状态有关。
(2)利用水的比热容大分析问题时，关键是搞清两个方面：一是比热容大的物质在相同条件下，吸收或放出相同的热量，温度变化小；二是在温度变化相同时，吸收或放出的热量多。
【对点训练】
1.“热岛效应”是指在静风或微风时，城市中心区气温比周围郊区高的现象。下列说法正确的是( )
A．柏油马路比热容大，升温快
B．夏天傍晚，城市柏油路面温度比湖水温度低，说明路面比热容大
C．夏天城市温度高，环卫车洒水降温，是利用了水比热容小的特点
D．在相同的日照条件下，草地和柏油马路温度不同，这就是“热岛效应”的原因之一
重难点2 热量的计算
【典例2】为研究物质的吸热性能，同学分别对质量都为500 g、初温都为20 ℃的水和煤油加热，结果水温升高了40 ℃。［不考虑热量损失，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c煤油＝2.1×103 J/(kg·℃)，煤油的沸点为150 ℃］
求：(1)水吸收的热量是多少焦耳？
(2)若水吸收的热量全部被煤油吸收，煤油的温度能升高到多少摄氏度？
对于吸热公式Q吸＝cm(t－t0)、放热公式Q放＝cm(t0－t)的应用，分析出物质的始、末温，利用好条件“Q放＝Q吸”是关键。
【对点训练】
2.某同学将一块质量是2 kg的金属块放入90 ℃的水中加热足够长时间后，迅速取出放入另一个装有5 kg水的绝热容器中，容器中水温为38 ℃，放入金属块后水温最终上升到40 ℃，不计热量损失。求：［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c金属＝0.875×103 J/(kg·℃)］
(1)金属块放出的热量是多少？
(2)水吸收的热量是多少？
(3)根据上述计算结果分析：金属放出的热量和水吸收热量是否相等？造成的原因可能是什么？
实验剖析
实验 比较不同物质吸收热量的情况
1.实验装置：如图所示。
2.实验器材
烧杯、相同规格的电加热器、温度计、天平、秒表等。
3.实验步骤
(1)用天平称取相同质量的水和食用油；
(2)用电加热器对它们分别加热；
(3)观察在相同的加热时间（如1 min）内，它们温度升高的情况，并记录在表格中。
4.实验数据记录表格
5.实验结论
质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多。
6.反思与交流
(1)实验方法
①控制变量法：选取初温和质量相同的不同物质，用相同的热源进行加热，是为了让不同物质在加热相同时间内吸收热量相同；
②转换法：通过加热时间反映吸热多少。
(2)实验改进
实验装置优化：如图所示，将两种物质同时用同一个热源加热，确保相同时间内吸收的热量相同。
【对点训练】
为了比较“水和食用油吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验，在两个相同的烧杯中，分别装有水和食用油，用相同的电热器分别对它们加热相同的时间。
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
水 60 20 45 6
食用油 60 20 70 6
(1)实验中用相同的电热器对质量相等的水和食用油加热相同的时间，水吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）食用油吸收的热量，这里用到的主要研究方法是 。
(2)对水和食用油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度 （选填“大于”“等于”或“小于”）食用油升高的温度。
(3)实验表明， （选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强。若水的比热容是c＝4.2×103 J/(kg·℃)，食用油的比热容为 J/(kg·℃)。
(4)本实验还可以采用让水和食用油升高相同的温度而记录 的办法来进行。
〈拓展提升〉
(5)小明利用酒精灯也做了同样的实验（如图），①在安装、调整图中实验器材时，合理的顺序是先调整、固定 的位置，再调整、固定 的位置（均选填图中的“A”或“B”）。为保证实验便捷、可靠，实验时应控制装置中一些相同的量，主要有：水的 和水的 要相同。 ②在实验过程中，要不断搅拌水的目的是 。③实验中，通过比较 来反映水吸收热量的多少。④实验中，用到的测量工具有：温度计、 和 。
(6)分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 ，若使两者升高相同的温度，则水吸收的热量较多，由此可知，水的吸热能力比沙子 （选填“强”或“弱”），物质的这种特性用 这个物理量来描述。
