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9年级上册物理 物质的比热容 第2课时 逐字稿-3,954字

  师:同学们好,上节课我们通过海边中午沙子烫、海水凉的现象,提出是不是沙子和水吸收相同热量后升高的温度不同的问题。在此基础上,我们设计实验方案,让沙子和水吸收相同热量,比较升温多少。通过用相同加热方式对它们加热相同时间,使它们吸收相同热量。

  通过实验,我们得出结论:同质量的沙子和水吸收相同热量,沙子升温快;同质量的沙子和水升高相同温度,水吸收的热量多。我们还学习了比热容的定义:物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比叫做比热容。比热容是物质的一种物理属性,在国际单位制中,比热容的单位是焦每千克摄氏度。我们也了解了一些常见物质比热容的物理意义。

  生活中有很多现象与比热容相关,比如沿海地区昼夜温差小,内陆地区昼夜温差大,同学们能用比热容的知识解释一下吗?我们一起来分析。沿海地区水多,白天水和其他物质吸收相同热量,由于水的比热容大,升温慢;晚上,水和其他物质放出相同热量,水比热容大,降温也慢,所以昼夜温差小。新疆有说法“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,形象说明了内陆地区昼夜温差大。再比如海陆风的成因,白天海水和其他物质吸收相同热量,水比热容大,升温慢,陆地升温快,地面附近密度较小的热空气上升,海面较冷的空气来补充,冷空气沿着海面吹向陆地,形成海风;晚上,海水和其他物质都放出相同热量,水比热容大,降温慢,海面上热空气上升,地面附近冷空气来补充,冷的空气沿着地面吹向大海,形成陆风。

  在生产和生活中,很多地方利用了水比热容较大的特点。水稻是喜温作物,每年三四月份育苗时,为防霜冻,农民普遍采用浅水勤灌的方法,即傍晚在秧田里灌些水过夜,第二天太阳升起时再把秧田中的水放掉。同学们能用比热容知识解释一下吗?我们来分析,晚上水和其他物质都要放热,因为水比热容大,降温慢,对秧苗起保温作用;白天太阳升起,水和其他物质都要吸热,把水放掉,泥土比热容小,升温快,有利于水稻生长。

  人们常在热水袋中装入热水用来取暖,这和比热容有什么关系呢?我们分析一下,水的比热容大,当水和其他物质降低相同温度后,水放出的热量多。再比如汽车发动机常用水做冷却剂,这是为什么呢?因为水的比热容比较大,当水和其他物质升高相同温度后,水吸收的热量多。

  假如已知水的质量和升高的温度,能计算出水吸收的热量吗?我们先来回忆比热容的定义,物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比叫做比热容。根据这个定义可得比热容公式,将其变形,就得到计算吸热和放热的公式。这里面(T_0)指物体的初温,(t)指物体的末温。求物体吸热时,(\Delta t)指末温减去初温;若是放热情况,(\Delta t)应该用(T_0)减去(t)。

  我们来看一道例题,初温为(20)摄氏度,质量为(5)千克的一壶水,温度升高到(100)摄氏度需要吸收多少热量呢?首先写出吸热公式(Q = cm(t - T_0)),我们将数据代入公式,水的比热容是(4.2×103)焦每千克摄氏度,质量是(5)千克,初温是(20)摄氏度,末温是(100)摄氏度,升高的温度是(100 - 20 = 80)摄氏度,最后求到结果是(1.68×10^6)焦耳。但实际上烧开这一壶水需要提供的热量要大于(1.68×10^6)焦耳,同学们想一想,这是为什么呢?因为在实际生活中,装水的容器及周边空气都要从热源吸热,同时水还会不断对外放热,因此烧开这壶水需要提供的热量肯定大于(1.68×10^6)焦耳。

  我们也可根据热量计算的变形公式,升高或降低的温度(\Delta t = \frac{Q}{cm}),或者求质量(m = \frac{Q}{c\Delta t})来进行一些计算。

  我们来看例题,初温为(10)摄氏度,质量为(0.7)千克的酒精吸收了(4.2×10^4)焦耳的热量,酒精的温度将上升到多少呢?已知酒精的比热容为(2.4×103)焦每千克摄氏度。这道题要求变化的温度,所以选择式子(\Delta t = \frac{Q}{cm}),我们将对应数据代入,最后求到(25)摄氏度。如果同学们认为这个(25)摄氏度就是题目的最终答案,那就错了。我们仔细审题,题目中要求的是“上升到”,说明我们应求物体的末温。而刚才求到的是酒精温度的变化量,因此还要继续往下求末温(t = T_0 + \Delta t = 10)摄氏度( + 25)摄氏度( = 35)摄氏度。最后不要忘了作答,在这道题目中,同学们一定要注意区分“上升到”和“上升了”,它们是有区别的。

  那我们再来看一道“上升了”的题目。在标准大气压下,初温为(55)摄氏度,质量为(2)千克的水,吸收(4.2×10^5)焦耳的热量,水温上升了多少呢?已知水的比热容是(4.2×103)焦每千克摄氏度。这道题目要求“上升了”,因此可直接选择(\Delta t)的公式(\Delta t = \frac{Q}{cm}),我们对应代入数据,最后求到(50)摄氏度,对吗?我们仔细审题,题目说在一个标准大气压下,这杯水的初温是(55)摄氏度。假如它变化的温度是(50)摄氏度,那末温应该是(105)摄氏度,比标准大气压下水的沸点(100)摄氏度要大。其实到最后水吸收的那部分热量只是用来沸腾,而不是用来升温了,水到达(100)摄氏度时,温度就不再变化了,所以此时升高的温度应该是(100)摄氏度( - 55)摄氏度( = 45)摄氏度。最后答一下,水温上升了(45)摄氏度。

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