9年级上册人教版物理 第3课 第十三章 内能 第3节 比热容 逐字稿-4,034字

  师:同学们好,我们来学习第十三章第三节比热容。在烈日炎炎的夏季,白天海滩上的沙子热得烫脚,而海水却很凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉了下来,但海水却依然暖暖的。同样的日照条件,为什么沙子和海水的温度不同呢?接下来我们就研究这个问题。

  我们都熟悉烧开水,烧开一壶水和烧开半壶水,哪一次需要的热量多一些呢?显然,烧开一壶水需要的热量更多,因为一壶水的质量更大,加热时间也更长。使用相同的加热器,加热时间越长,吸收的热量就越多。那么,将同一壶水烧成温热水和烧成开水,哪一次吸收的热量多一些呢?显然,烧成开水吸收的热量更多,因为烧成开水时,水的温度升高得更多,加热时间也更长。同样,相同的加热器加热时间越长,吸收的热量越多。

  那水吸收热量的多少到底与哪些因素有关呢?根据上面的分析,我们知道与水的质量和水的温度变化量有关。以上是针对同一种物质——水进行的分析。不同物质吸收热量的多少,除了与质量和温度变化量有关以外,与物质的种类有没有关系呢?接下来我们就通过实验来研究不同物质的吸热能力。

  我们用相同的加热器对质量和初温相同的水和煤油加热。质量相同的水和煤油,初温也相同,都是20摄氏度。用相同的加热器对它们加热并开始计时,观察它们温度的上升情况。

  (记录数据)

  煤油温度24摄氏度,水22摄氏度,煤油温度上升得快一些,是不是煤油吸收的热量多一些呢?

  煤油28摄氏度,水24摄氏度,煤油温度上升得还是快一些,但不是煤油吸收的热量多,因为用相同的加热器加热,在相同时间内,它们吸收的热量是相等的。

  煤油32摄氏度,水26摄氏度。

  煤油36摄氏度,水28摄氏度,此时停止对煤油加热,水温上升得比较慢。

  (继续记录)

  好,水温30摄氏度。

  已经停止对煤油加热,它在对外放热,所以煤油的温度在下降。

  水温32摄氏度,煤油温度下降得也比较快。水温34摄氏度,好,水温36摄氏度。

  通过实验我们获得了一些数据,接下来怎样分析数据,比较出水和煤油谁的吸热能力强呢?我们可以用两种方法。

  第一种方法:升高相同的温度,看谁吸收的热量多,也就是加热时间更长。它们的初温都是20摄氏度,末温都是36摄氏度,温度升高量Δt都是16摄氏度。煤油加热了4分钟,水加热了8分钟。可见,水加热的时间长,吸收的热量更多,所以水的吸热能力更大。

  第二种方法:加热相同的时间,因为是相同的加热器,加热时间相同意味着吸收的热量相同,看谁升高的温度少。都加热4分钟,煤油从20摄氏度升高到36摄氏度,温度升高量Δt等于16摄氏度;水从20摄氏度升高到28摄氏度,温度升高量等于8摄氏度。可见,水温度上升得少,所以水的吸热能力大。

  刚才实验中还用到了哪些探究方法呢?用到了控制变量法。我们控制质量和升高的温度相同来比较吸收热量的多少,或者控制质量和吸收热量相同来比较升高的温度。另外还用到了转换法,因为热量很抽象,所以我们用相同的加热器加热,用加热时间的长短来反映吸收热量的多少。

  通过实验分析,我们发现水的吸热能力要大一些。实际上,不同物质的吸热能力一般是不同的,我们把物质的这种特性称作比热容(capacity),用字母c表示。那么,什么叫比热容呢?一定质量的某种物质,吸收的热量与质量和温度变化量的乘积之比叫比热容。写成定义式就是c = Q /(mΔt),即吸收的热量与质量和温度变化量的乘积之比。根据定义,我们能看出比热容的单位,它是由热量、质量和温度这三个物理量的单位复合而成,单位是焦耳每千克摄氏度,读作焦耳每千克摄氏度。比热容是物质的一种特性,与吸收的热量、质量和温度的变化量无关。

  大家看一下书上的比热容表,看看水和冰的比热容。水和冰是同一种物质,但它们的比热容却不相同,这是为什么呢?这说明比热容与物态有关。再看冰和煤油的比热容,冰和煤油不是同一种物质,可它们的比热容却相同,这又说明什么呢?说明不同物质的比热容也有可能相同,所以我们说不同物质的比热容一般不同。下面大家仔细看一下比热容表,看看哪一种物质的比热容最大。

  我们已经看出来了,水的比热容最大,等于4.2×103焦耳每千克摄氏度,它表示什么意思呢?它表示1千克水温度升高1摄氏度,吸收的热量是4.2×103焦耳,也就是4200焦耳。那么1千克水温度下降1摄氏度会放出多少热量呢?也是4200焦耳,所以它表示1千克水温度升高或降低1摄氏度时,吸收或放出的热量为4200焦耳。

  我们再看煤油的比热容2.1×103焦耳每千克摄氏度,它表示什么呢?它表示1千克煤油温度升高或降低1摄氏度时,吸收或放出的热量是2100焦耳。再看砂石的比热容0.92×103焦耳每千克摄氏度,它又表示什么?相信同学们都知道了,它表示1千克砂石温度升高或降低1摄氏度时,吸收或放出的热量为920焦耳。

  我们来进行一个简单的计算,质量都是1千克的水、煤油、砂石都吸收4200焦耳热量,各升高多少摄氏度?

  水恰好升高1摄氏度,煤油因为1千克煤油吸收2100焦耳热量就要升高1摄氏度,现在吸收了4200焦耳热量,升高多少度呢?用4200焦耳除以2100焦耳,所以煤油升高2摄氏度。同理,砂石升高的度数等于4200焦耳除以920焦耳,大约等于4.6摄氏度。

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