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      比熱容的物理意義

      時(shí)間: 鄭曉823 分享

      比熱容的物理意義

        單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃,所吸收(放出)的熱量叫做物質(zhì)的比熱容.比熱容的物理意義是什么呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家?guī)淼年P(guān)于比熱容的物理意義,希望會給大家?guī)韼椭?/p>

      比熱容物理意義

        探究物體吸熱升溫情況的時(shí)候,涉及到了熱量、質(zhì)量、溫度等概念,并運(yùn)用了控制變量的研究方法.做法是使不同研究對象的質(zhì)量和升高的溫度相同,比較它們所需的加熱時(shí)間,加熱時(shí)間的長短,反映了不同研究對象在加熱過程中吸收熱量的情況.探究表明:不同物體吸熱升溫的能力與質(zhì)量大小、吸熱多少有關(guān),還與物質(zhì)種類有關(guān).因此用質(zhì)量、溫度和熱量可定義一個新的量,這個量能反映物體吸熱升溫的特性.據(jù)此意義,我們用單位質(zhì)量和溫度相乘的積做分母——分母反映了研究中不變的量,用加熱過程中吸收的熱量做分子——分子反映了研究中變化的量,這樣整個分式就表現(xiàn)了不同物質(zhì)吸熱升溫的具體特性,這個特性物理學(xué)上用比熱容來定義.

        1. 知道比熱容的單位及意義

        單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃,所吸收(放出)的熱量叫做物質(zhì)的比熱容.由概念可知,比熱容的單位是由質(zhì)量的單位㎏、溫度的單位℃、熱量的單位J構(gòu)成的復(fù)合單位,其表達(dá)式為J/(㎏·℃).干泥土的比熱容0.84×103 J/(㎏·℃),表示的物理意思是1㎏干泥土,溫度升高1℃,吸收的熱量是0.84×103 J.比熱容是物質(zhì)的基本物理屬性,只要是干泥土,不管質(zhì)量多少,也不管溫度高低,一般情況下其值是不變的常量.

        例1.燒杯中裝有200毫升酒精,用出一半后,余下部分的質(zhì)量是_______,密度是_____,比熱容是________.

        解析:比熱容和密度一樣,是物質(zhì)的基本屬性,其值由物質(zhì)種類決定,跟物體體積大小、質(zhì)量多少、溫度高低無關(guān).查密度表可知酒精的密度是0.8×10㎏/m,查比熱容表可知酒精

        3的比熱容是2.4×10 J/(㎏·℃).

        答案:160g、0.8×103㎏/m3、2.4×103 J/(㎏·℃)

        2. 正確書寫、認(rèn)讀比熱容

        比熱容是個比較復(fù)雜的物理量,書寫和認(rèn)讀常成為不少同學(xué)的學(xué)習(xí)障礙.消除書寫和認(rèn)讀障礙的有效方法是知道比熱容這個量的構(gòu)成.從數(shù)學(xué)意義上講比熱容是個分式,分母是物體單位質(zhì)量和溫度的乘積,分子是單位質(zhì)量的物質(zhì)升高1℃吸收的熱量,認(rèn)讀和書寫要按從左到右、先分子后分母的順序進(jìn)行.

        例2.一鋁塊質(zhì)量是500g,溫度升高1℃,吸收了0.44×10 J的熱量,則鋁的比熱容是_____讀作______________.

        解析:500g鋁溫度升高1℃,吸收0.44×10 J的熱量,則單位質(zhì)量1㎏的鋁溫度升高1℃,吸收的熱量是0.88×103 J.

        答案:0.88×103 J/(㎏·℃)、0.88×103焦耳每千克攝氏度.

        3. 知道水的比熱容最大

        相同質(zhì)量的水溫度升高1℃吸收的熱量要比其他物質(zhì)多得多.閱讀常見物質(zhì)比熱容表,能發(fā)現(xiàn)常見物質(zhì)中水的比熱容4.2×103 J/(㎏·℃)是最大的.正是這一特性,水在生產(chǎn)和生活中常成為冷卻劑和保溫劑.城市建筑大多為石頭和混凝土,在溫度的空間分布上, 城市猶如一個溫暖的島嶼,形成了熱島效應(yīng).城市中心建設(shè)人工湖,能夠緩解熱島效應(yīng),大量的水甚至能夠影響區(qū)域的氣候和氣溫.

        例3. 長江三峽庫區(qū)建成前后相比較,建成后周邊幾公里內(nèi)冬季氣溫會_________,夏季氣溫會_________這是因?yàn)開__________________________.

        解析:三峽庫區(qū)建成前區(qū)域內(nèi)以砂石泥土為主,砂石泥土的比熱容遠(yuǎn)小于水,夏天烈日照射下,砂石泥土升溫要快些,溫度也會升得高些;冬天砂石泥土降溫快些,溫度也要降得低些.庫區(qū)建成后,區(qū)域內(nèi)水量大增,水的比熱容最大,夏天同樣的日照,水升溫要慢些,

        區(qū)域內(nèi)氣溫較之前也要低些;冬天寒流來襲,水降溫會慢些,降溫幅度就要小些.

        答案:高些、低些、水的比熱容遠(yuǎn)大于砂石泥土的比熱容.

        4. 了解比熱容與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)

        發(fā)生物態(tài)變化物質(zhì)結(jié)構(gòu)會相應(yīng)改變,比熱容也會隨之變化.水的比熱容4.2×10 J/(㎏·℃),結(jié)成冰,冰的比熱容是2.1×103 J/(㎏·℃),兩者相差很大.在探究晶體熔化和凝固規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,繪制熔化和凝固圖像時(shí),細(xì)心的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)晶體類物質(zhì)在不同狀態(tài)下吸熱升溫的速度不同,放熱降溫時(shí)的速度也不同,就是由于不同狀態(tài),物質(zhì)的比熱容不同引起的.

        例4.冬季大河沒有封凍,大地沒有被冰雪覆蓋,氣溫下降一般較緩;到了大河封凍,冰雪覆蓋大地,寒流來襲時(shí),氣溫會迅速下降,請解釋這種氣象發(fā)生的原因.

        解析:這樣的天氣現(xiàn)象與物質(zhì)的比熱容有很大關(guān)系.大河沒有封凍,大地沒有被冰雪覆蓋時(shí),地表一般被水和植物覆蓋.水的比熱容最大,植物的比熱容也較大,遇到降溫水、植物、土壤都能放出很多熱量,補(bǔ)充到空氣中,氣溫就不會降得太快、太低.大河封凍,冰雪覆蓋大地,情況就變了,一方面冰雪比熱容小,降溫時(shí),能釋放到空氣中的熱量少;另一方面冰雪又是熱的不良導(dǎo)體,阻礙了水和地表向空中散發(fā)熱量,這樣遇到寒流氣溫就會快速下降.

        5. 利用比熱容計(jì)算相關(guān)量

        在熱傳遞過程中,物體吸收的熱量與物體的質(zhì)量成正比,與物體升高的溫度成正比,還與物質(zhì)的種類有關(guān),利用物質(zhì)的比熱容,能對物體在熱傳遞過程中吸收或放出的熱量進(jìn)行定量計(jì)算,還可以借助熱平衡方程,測算一些難以直接測量的物理量.

        例5.圖甲是用水來冷卻熱牛奶的示意圖.圖乙是記錄牛奶和水溫隨時(shí)間變化的圖象.圖乙中表示熱牛奶的溫度隨時(shí)間變化的曲線應(yīng)是_________曲線(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),由圖像可知牛奶的初溫是_________℃,二者最終溫度是_________℃.若牛奶的質(zhì)量300 g,水的質(zhì)量為500g,牛奶放出的熱量有70%被水吸收,在這個過程中水吸收的熱量是__________J,牛奶的比熱容是________ .

        解析:熱傳遞中初溫50℃的牛奶放熱降溫,初溫10℃水吸熱升溫,所以曲線Ⅰ反映了牛奶溫度的變化情況,曲線Ⅱ反映了水溫度變化的情況.完成熱傳遞后水和牛奶的溫度趨向一致20℃.知道水的質(zhì)量,水溫變化情況,根據(jù)水的比熱容,就能算出水吸收的熱量.由水吸收的熱量可算出牛奶放出熱量,再根據(jù)放熱公式就能算得牛奶的比熱容.


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