知识点一 比较不同物质吸热的情况
【设计实验】在比较不同物质吸热的情况时可以采取以下两种方法：
(1)选取质量相同的不同物质，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度，温度升高少的物质吸热本领强。
(2)选取质量相同的不同物质，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领强。
方法技巧
转换法和控制变量法在探究比热容实验中的应用
(1)转换法：电加热器每秒放出的热量是一定的，通电时间越长，放出的热量越多。不考虑热损失，放出的热量全部被水或食用油吸收，故物质吸收热量的多少就转换成加热时间的长短。
(2)控制变量法：本实验中，控制了水和食用油的质量、吸收的热量相等，通过温度变化量不同，说明水和食用油的吸热本领不同；控制了水和食用油的质量、温度变化量相同，通过加热时间(吸收热量的多少)不同来说明水和食用油的吸热本领不同。
【实验器材】相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，天平，停表，水，食用油等。
实验需要测量的物理量：
(1)用温度计测水和食用油的初温t0、t末；
(2)用天平分别测水和食用油的质量都是m；
(3)用停表记录加热时间t。
【实验过程 取两只相同的烧杯分别装入500g水和500g食用油，用温度计分别测出它们的初温(它们的初温都与室温相同)，再用相同的电加热器加热。
提示
实验中水和食用油的质量相同，而非体积相同。
相同的电加热器：说明相同时间内吸收的热量是相同的，故可以通过比较加热时间来判断吸收热量的多少。
(1)对水和食用油加热相同的时间，观察并读出温度计的示数。
提示
说明水和食用油吸收的热量相同，通过比较温度升高的多少来比较物质的吸热能力。
(2)让水和食用油升高相同的温度，记录并比较加热时间。
提示
由于水和食用油的初温相同，“升高相同的温度”，说明使它们的末温也相同，通过比较吸热的多少来比较吸热能力。
【分析论证】(1)给质量、初温相同的水和食用油加热，使它们吸收相同的热量(加热时间相同)，食用油的温度升得比水高；(2)使它们升高相同的温度，对水加热的时间更长一些，表明水与食用油的吸热本领不同。
【探究归纳】质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同；质量相等的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度不同。实验说明不同种类的物质吸热的本领不同。
注意
(1)电加热器要放在烧杯底部，以使整杯水或食用油受热均匀。
(2)温度计的玻璃泡高度适当，要全部浸入液体中，且玻璃泡不能碰到容器底、容器壁和电加热器。
(3)为了使探究结论具有普遍性，可以让几个小组选用不同的液体进行实验，这样可以减小实验中偶然因素造成的误差，使实验结论更具有普遍性。
知识点二 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，叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示。
提示
比热容的定义采用的是比值定义法，与密度、速度、功率等定义方法相同。
深化透析
四点透析比热容
(1)比热容反映了不同物质吸、放热本领的强弱，比热容大的物质吸、放热本领强，比热容小的物质吸、放热本领弱。
(2)对于同一种物质，比热容的数值还与物态有关，在不同物态下，比热容是不同的。如：水的比熟容是4.2×103J/(kg·℃)，而冰的比热容是2.1×103J/(kg·℃)。
(3)比热容是物质本身的一种特性，它的大小与物质的种类和物态有关，与物体质量的大小、温度的变化以及物体吸热或放热的多少无关。
(4)不同物质的比热容一般不同，同种物质(物态相同)的比热容相同，其物理意义可从两个角度去理解。
3.物理意义：比热容是为了比较不同物质的吸放热能力而引入的一个物理量。单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量，与它温度降低1℃时所放出的热量相等，在数值上都等于它的比热容。如水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，其物理意义：质量为1kg的水，温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。
4.单位：焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)，有时比热容单位也可写作J·(kg·℃)-1。
5.
(1)每种物质都有确定的比热容，不同物质的比热容一般不同。
(2)常见的物质中，水的比热容最大，是4.2×103J/(kg·℃)。
(3)水和冰的比热容不同，这说明物质的比热容与物态有关。
(4)有个别的不同种物质(例如：冰和煤油)，其比热容相同。
6.水的比热容较大
提示
海陆风形成的原因
由于水的比热容比沙石或干泥土的大，白天在阳光照射下，水和沙石或干泥土同样吸热，水的温度升高得慢，水面附近空气的湿度较低，陆地沙石或干泥土温度升高较快，地面附近空气温度较高，热空气密度小而上升，海面的冷空气密度较大而流向陆地填补，形成从海面吹向陆地的海风。夜晚陆地和海洋同样散热，陆地上的沙石或干泥土温度降低得快，地面附近空气温度较低，海水的温度降低得慢，海面附近空气的温度较高，这样海面上的热空气上升，陆地上的冷空气流向海面填补，形成从陆地吹向海面的陆风。
规律总结
利用水的比热容较大分析问题时，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，如用来调节温度；二是比热容大的物质在相同条件下，温度变化相同时，吸收或放出的热量多，如用作冷却剂或取暖。
知识点三 热量的计算
1.吸热公式
Q吸=cm(t-t0）
2.放热公式：Q放=cm(t0-t)
式中c、m、t0的含义不变，t表示放热后的末温，“t0-t"表示降低的温度，有时可用Δt表示，此时放热公式可写成：Q放=cmΔt。
可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容c的单位是J/(kg·℃)，质量m的单位是kg，温度(t或t0或Δt)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是J，计算时要注意单位的统一。
3.进行热量计算时应注意的三个问题
(1)同一公式中各物理量的单位务必统一为国际单位：c→J/(kg·℃)；m→kg；Δt→℃；Q→J。
(2)公式适用于物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算。如果吸、放热过程中存在着物态变化，则不能使用这几个公式。例如冰熔化为水需吸热，此时冰水混合物的温度没有变化，但需要从外界吸收热量。
(3)解题时要认真审题，注意文字叙述中升高t(℃)，升高了t(℃)，降低t(℃)、降低了t(℃)对应的是温度的改变量，而升高到t(℃)降低到t(℃)对应的是物体的末温为t(℃)。
拓展
热平衡方程
两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放(热平衡方程)。
考点二 热量公式的综合应用
【例1】(奥赛题)“米线”是一种特色小吃。端上餐桌的有一碗热汤，上面浮着一层油；一碟切成薄片的鲜肉；一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。
提示
由生活经验可知，油层阻碍水分蒸发，减慢热量散失。
现有以下资料：汤的初温97℃，比热容4.2×103J/(kg·℃)；肉片的质量0.2kg，初温22℃，比热容3.5×103J/(kg·℃)。基于健康原因，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在这2min时间里，由于向外界散热，整体温度将下降约2℃。问：
(1)碗中油层的作用是什么？
(2)为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件？
提示
肉和汤混合后的温度为82℃。
【解析】(1)碗中油层覆盖在水的表面，使碗内的水与空气隔绝，由于影响水蒸发的因素有水的温度、表面积和水面上方的空气流动速度，所以油层可减少水的蒸发，从而减慢热量的散失，使碗内汤的温度不至于下降太快。(2)由题意可知，基于健康原因，放入肉片时碗中汤的温度至少要大于80℃，而由于2min内向外界散热，整体温度将下降约2℃，所以在放入肉片后，汤的温度至少应为82℃，汤放热而肉片吸热，最终达到温度相同，此时汤放出的热量等于肉片吸收的热量，即Q吸=Q放。
【答案】(1)减慢蒸发，从而减慢热量的散失。
(2)因为肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在此期间，整体温度将下降约2℃，所以，汤和肉混合后的温度至少为t=82℃。
根据Q吸=Q放以及Q=cmΔt可得：c肉m肉(t-t肉)=c汤m汤(t汤-t)
至少需要汤的质量
m汤=
c肉m肉(t-t肉)
c汤(t汤-t)
=［3.5×103J/(kg·℃)×0.2kg×(82℃-22℃)］/［4.2×103J/(kg·℃)×(97℃-82℃)］≈0.67kg。
【例2】小红发现供暖的“暖气”是用水作为介质，把燃料燃烧时产生的内能带到房屋中取暖的。
(1)“暧气”是通过什么途径改变了室内气体内能的？
(2)用水做运输能量的介质有什么好处？
(3)小红还发现每年冬季供暖开始时爸爸都要将“暖气”内的气体排出，这样供暖的效果更好，为什么“暖气”的阀门打开后，内部气体能被排出？
【答案】(1)这是通过热传递途径改变了室内气体的内能。
(2)水的比热容较大，当其循环通过“暖气”时，能向温度较低的室内放出更多的热量，所以用水做运输能量的介质可以达到更好的加热效果。
(3)“暖气”内的气体压强大于外界大气压强，所以阀门打开后内部气体能被排出。
易误点二 在热量的有关计算中易出错。
【例】在一个标准大气压下，质量为1kg、初温为80℃的水吸收1.26×105J热量后，其温度升高到多少℃？若这些热量被质量为5kg、初温为20℃的铜块吸收，则铜块升高的温度是多少℃？[c水=4.2×103J/(kg·℃)，c铜=0.39×103J/(kg·℃)，最后结果保留一位小数]
【解析】已知水的质量、水的比热容、水的初温和水吸收的热量，应用吸热公式Q吸=cm(t-t0)的变形式t=
Q吸
cm
+t0可以求出水的末温，因为在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水沸腾时，吸收热量但温度不变。已知铜的质量、比热容、吸收的热量，应用吸热公式Q吸=cmΔt可以求出铜块吸收热量后升高的温度，注意求得的是铜块升高的温度，而不是铜块的末温，故铜块的初温20℃没有用处。
由Q吸=cm(t-t0)变形得t=
Q吸
cm
+t0
所以水吸收热量后的末温：
t=
Q吸
c水m水
+t0=
1.26×105J
4.2×103J/(kg·℃)×1kg
+80℃=110℃，
因为在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，并且沸腾时水的温度不变，所以水吸热后，温度不会升高到110℃，故水的末温为100℃。
由Q吸=cmΔt变形得Δt=
Q吸
cm
所以铜块吸收热量后升高的温度：
Δt=
Q吸
c铜m铜
=
1.26×105J
0.39×103J/(kg·℃)×5kg
≈64.6℃。
【易误点辨析】
（1）在计算热量时单位要同一。
（2）正确区分“升高”“升高了”“升高到”和“降低”“降低了”“降低到”这几种不同的表达方式表示的物理意义。
（3）要注意物体吸收过放出的热量与物体的质量、物质的比热容及温度的改变量有关，分析热量的变化时应兼顾三者。
（4）计算液体的沸点，末温不能超过沸点。
京公网安备11010502036362号