第3节 比热容
方式一 【问题导入】
有一句关于新疆的谚语：“早穿棉袄午穿纱，晚上围着火炉吃西瓜。”为什么新疆的昼夜温差会这么大呢？这与什么有关呢？
导入语：要科学地解释这一问题，那就开始我们今天“比热容”的学习吧。
方式二 【情景导入】
同学们有没有这种生活体验——夏天的中午，在河边玩耍时，脚踩在沙石或泥土路面上与泡在河水里感觉有什么不同？(学生讨论回答)
导入语：这是为什么呢？通过学习比热容的知识你就能自己来解答了。
方式三 【情景导入】
多媒体展示图片：
图13－3－1
三峡水库的修建大大增加了当地的水域面积，这对当地的气候有无一定的影响？
小华在互联网上看到一段资料：“据有关专家预测，我国目前最大的三峡水利工程——三峡水电站建成后，三峡库区的气候会受到一定影响，夏天气温将比原来下降2 ℃左右，冬天气温将比原来升高2 ℃左右。”
导入语：专家们为什么会作出这样的预测？通过本节的学习，我们便能揭开谜底。
1．帮助学生建立比热容概念
(1)在概念上：可将比热容解释为表示物质吸热本领(能力)的物理量，可利用打比方的方法解释：
示例1
同样装满一桶水
大桶能装下的水多
小桶能装下的水少
同样升高1 ℃
1 kg比热容大的物质需要吸收的热量多
1 kg比热容小的物质需要吸收的热量少
示例2
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用大小不同的桶运走质量(或体积)相同的水
大桶需要运送的次数少
小桶需要运送的次数多
比热容不同、质量相同的物质吸收相同的热量
比热容大的物质温度升高得少
比热容小的物质温度升高得多
(2)在性质上：比热容是物质本身的一种特性，不同的物质比热容一般不同，也可通过比热容来鉴别物质，这完全可以将其与密度相类比(例如：一杯水和半杯水的密度是相同的，比热容也是相同的；密度与物体的质量和体积无关，比热容同样与物质的质量和体积无关)，从而帮助学生加深理解。
2．利用水的比热容较大的典型实例与相关解释
(1)问：在我国的南方地区，为了保护秧苗不受冻，傍晚向秧田里多灌些水，这是为什么？
答：这是因为水的比热容比较大，夜间秧田里的水的温度变化小，秧田的温度不致降低太多，秧苗就不致冻坏。
(2)问：为什么说水最适合做冷却剂？
答：这是因为水的比热容大。在温度变化相同时，水吸收的热量较多，冷却效果较好，所以水最适合做冷却剂。例如：机动车上设有水箱，用水来给机器散热降温。
(3)问：暖气片和暖气管道中为什么用水做传热、散热的物质？
答：这是因为水的比热容大。在温度变化相同时，水吸收或放出的热量较多，在锅炉里吸收的热量多，在室内放出的热量也多。
(4)问：海陆风是怎样形成的？
答：由于海水和土壤的比热容不同，引起内陆和海水温度变化差异较大，白天陆地增温快于海洋，夜间陆地降温也快于海洋，这样，白天风从海上吹向陆地，夜晚风从陆地吹向海洋，前者称为海风，后者称为陆风，合称为海陆风。
3．实验改进：比较不同物质吸热的情况(教材P11)
问题：加热时液体受热不均匀，时间较长，温度计示数不易观察，对比效果差，不利于演示。
图13－3－2
改进方法一：采用完全相同的实验装置，如图13－3－2所示，同时采用两个相同的U形管来代替温度计，将“空”试管置于质量、初温相同的不同液体中，管内空气受热后膨胀明显，通过U形管中液面升高的多少，来反映烧杯中两种液体温度变化的差异更加直观。
优点：对比性强，可视效果明显，利于演示。
改进方法二：可将上述装置中的热源换为功率相同的电热器“热得快”，更便于控制。
[考点小说] 对于比热容的考查，主要有三个角度：①对比热容概念的理解；②利用不同物质的比热容不同解释日常生活和自然界的常见现象；③利用吸、放热公式进行与比热容相关的计算。而比热容的相关计算是热学部分的必考点，多以选择题、填空题出现，还常常结合燃料燃烧放热或电热进行综合考查。
7
1．对比热容概念的理解
[源起教材P12]
比热容是反映物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。
一些物质的比热容
物质
比热容
c/[J·(kg·℃)－1]
物质
比热容
c/[J·(kg·℃)－1]
水
4.2×103
铝
0.88×103
酒精
2.4×103
干泥土
约0.84×103
煤油
2.1×103
铁、钢
0.46×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
色拉油
1.97×103
水银
0.14×103
沙石
约0.92×103
铅
0.13×103
例1 [巴中中考] 由Q＝cm(t－t0)得c＝，关于同一种物质的比热容，下列说法正确的是( )
A．若质量增大一倍，则比热容减小一半
B．若质量增大一倍，则比热容增大一倍
C．比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少都无关
D．若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍
[答案] C
例2 [南京中考] 下表是一些物质的比热容[J/(kg·℃)]：
水
4.2×103
铝
0.88×103
煤油、冰
2.1×103
干泥土
0.84×103
沙石
0.92×103
铜
0.39×103
根据表中数据，下列判断正确的是( )
A．物质的比热容与物质的状态无关
B．100 g水的比热容是50 g水的比热容的两倍
C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大
D．寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，主要是因为水的比热容较大
[答案] C
例3 [河南中考] 用相同的加热装置给质量相等的甲、乙两种液体同时加热，两种液体的温度随时间t的变化如下表所示。由数据比较两种液体的比热容( )
时间t/min
0
1
2
3
4
5
甲的温度/℃
20
22
24
26
28
30
乙的温度/℃
20
25
30
35
40
45
A．c甲＞c乙 B．c甲＝c乙 C．c甲＜c乙 D．无法确定
[答案] A
2．与比热容有关的热量计算
[源起教材P14] 想想议议
已知铝的比热容是0.88×103 J/(kg·℃)，这表示质量是1 kg的铝块温度升高1 ℃时吸收的热量是0.88×103 J。计算：把质量为2 kg、温度为30 ℃的铝块加热到100 ℃，
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铝块吸收的热量是多少？
如果以Q吸代表物体吸收的热量，c代表物质的比热容，m代表物体的质量，t0和t分别是加热前后物体的温度；通过上面的计算，可以总结出一个由比热容计算物体吸收热量的公式：Q吸＝________。
如果要计算物体降温时放出的热量，公式会有什么不同？
例4 [邵阳中考] 某热水器内装有100 kg的水，将这些水从20 ℃加热到70 ℃，水吸收的热量为[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]( )
A．2.1×106 J B．2.1×107 J
C．8.4×106 J D．8.4×107 J
[答案] B
例5 [福州中考] 质量为1 kg的水，温度从20 ℃升高到30 ℃吸收的热量是[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]( )
A．4.2×103 J B．4.2×104 J
C．8.4×104 J D．1.26×105 J
[答案] B
【材料1】—— 海陆风的形成
白天的时候，由于陆地的泥土比热容比海水的小，升温比海水快，形成空气的密度差，海面上的空气的密度高于陆地上的密度，陆地上热空气上升后海面上空气流过来补充，形成海风。而晚上的时候正好相反，形成陆风。海陆风不仅体现在一天而且体现在某个季节。
【材料2】—— 城市“热岛效应”
城市“热岛效应”就是一种城市市区气温比郊区高的现象。在近地面温度图上，郊区温度变化很小，而城区气温则很高，就像突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城区，所以被称为城市“热岛效应”。
城市气候最显著的特点之一是城市“热岛效应”。城市“热岛”现象是多种因子综合作用的结果。造成“热岛效应”
7
的原因主要有以下两个方面：一是地表被覆无机化。越来越多的地表被建筑物、混凝土和柏油所覆盖，比热容大，反射率小，能有效地储存太阳辐射的热量；绿地和水面面积减少，蒸发作用减弱，大气中的热量难以释放。二是人工排热器增加。大城市里商场林立，商业街越来越多，这些地方建筑密集，热量不易散发；人口集中，风扇、空调的功率更是惊人，能源消耗大；城市中心和边缘的工厂在生产中，机器不断地排放出大量的热能；城市的交通工具都是一个个大的散热器，在各种人为的散热源中，来自工厂、家庭炉灶、冷气、采暖等固定热源的热量约占3/4，而汽车、摩托车、电车等移动热源散发的热量约1/4。都市越大、现代化程度越高（高楼、大厦、柏油路和水泥路越多），“热岛效应”就越明显，“热岛效应”是城市化进程的副产品。
“热岛效应”的危害。首先，酷热天气的增加给人们生活和工作带来严重影响，损害人类身体健康，甚至造成一些人因中暑而死亡；其次，“热岛”现象加剧了大气污染，城市地面散发的热气形成近地面暖气团，使城市烟尘流通受阻，形成对人体有害的“烟尘穹隆”；再次，“热岛效应”造成局部地区水灾，城市产生的上升热气流与潮湿的海陆气流相遇，就会在局部地区上空形成乱积云，而后降下暴雨，每小时降水量可达100 mm以上，从而在某些地区引发洪水，造成山体滑坡和道路塌陷等；此外，“热岛”现象还会导致气候、物候失常。近年广州出现的木棉早开、芒果秋实等现象就是“热岛”现象所致。
1. 2013年12月， “玉兔”号月球车成功在月球着陆．如图所示为月球车在月球上的效果图．月球车有提供电力的太阳能帆板和宽大的“大脚”，在阳光的照射下月球车在月球表面留下了影子，以下说法错误的是（ ）
A．太阳能帆板可以将太阳能转化为电能
B．探测器的影子是由于光的直线传播形成的
C．“大脚”的面积较大，可以减小探测器对火星表面的压强
D．火星上的昼夜温差大，是因为火星表面砂石的比热容大
2. 如图所示，冷热空气的流动导致了夏季海岸微风的形成．关于海岸微风形成的解释下列说法中错误的是（ ）
A．白天，在炎热的日光下，暖空气从陆地上升起，海洋上来的冷空气补充，形成了向陆地的海陆风
B．夜间，暖空气从海洋上升起，陆地上的冷空气补充，形成了向海洋的陆海风
C．形成陆海风和海陆风的主要原因是水的比热容较大
D．形成陆海风和海陆风是由潮汐涌动方向决定的
3. 橘农们从天气预报中得知，晚上将有一场霜冻来临，他们傍晚就开始给橘子树喷水，随着温度的下降，水结成冰，而橘子并没有被冻坏，这是由于水________的缘故．育秧时，为了防止秧苗冻坏，晚上往秧田里灌水，早上排水，这是利用了水________的性质．
4. 为了比较豆浆和牛奶的吸热能力，小刚在家中进行了如下的实验：如图甲所示，在两个相同的塑料瓶中分别装入质量相同、初温都是室温的豆浆和牛奶，两瓶中各装有一支相同的温度计，然后将两个塑料瓶同时浸入热水中．观察现象发现：加热相同的时间，豆浆的温度升高较多．
（1）要使牛奶和豆浆升高相同的温度，应对________加热的时间长些．这说明它们升高相同的温度，豆浆吸收的热量比牛奶吸收的热量________
7
．
（2）小明利用实验数据大致描绘出豆浆和牛奶的温度随时间变化的图线，如图乙所示，则图线________应代表豆浆．
5. 生态宜居的海岛城市是城市的发展定位之一．某市实验区规划：预留布置大片绿地、湖面水体等，通过绿廊、水廊来达到冬暖夏凉的效果．请你用所学知识解释修建人工湖和内河可以调节气温的主要原因．
6.【趣味链接】汽车防冻液
汽车在行驶时，发动机的温度会升得很高．为了确保安全，可用水循环进行冷却．实际上，水中往往还要加入不易挥发的防冻液（原液），加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固，长时间开车也不容易沸腾．有关资料表明，防冻液与水按不同的比例混合，混合液的凝固点、沸点不同，具体数值参见下表（表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比）．
防冻液含量/%
30
40
50
60
70
80
90
混合液的凝固点/℃
-17
-28
-37
-49
-48
-46
-28
混合液的沸点/℃
103
104
107
111
117
124
141
在给汽车水箱中加防冻液时，宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10～15℃．考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果，因此，混合液中防冻液的含量不宜过高．
【拓展延伸】为什么使用防冻液做汽车散热剂？长时间使用防冻液沸点有何变化，为什么？
1.D
解析：太阳能帆板可以将太阳能转化为电能，A说法正确．探测器的影子是由于光的直线传播形成的，B说法正确． “大脚”的面积较大，可以减小探测器对火星表面的压强，C说法正确．火星上的昼夜温差大，是因为火星表面砂石的比热容小，D说法不正确，符合题意．故选D．
2.D
解析：由于海水的比热容比陆地上沙石的比热容大，接受太阳辐射能后，海水表面升高的温度少，陆地沙石的比热容相对较小，升高的温度比较多，于是在白天，由于陆地空气温度高，空气上升而形成从海面吹向陆地的风；同理，晚上在相同受冷的情况下，陆地的温度低于海洋的温度，从而形成从陆地吹向海洋的风，故形成了海陆风，故ABC正确不符合题意，D错误，符合题意．故选D．
3. 凝固放热 比热容大
解析：夜间气温骤降时，水降温直至凝固成冰，放出热量，这样橘子可以吸收水结冰时放出的热，使温度不会降得太低，所以没有冻坏橘子．育秧时在秧田里灌水，是因为在相同条件下，水的比热容大，降低相同的温度放出的热量多，起到保温作用，不会产生冻害。
4. （1）牛奶 少 （2）A
解析：（1）由热量计算公式Q=cm△t可知，物体吸收热量的多少跟物体的质量、温度的变化量以及物质的比热容有关．实验中控制牛奶和豆浆的质量相同，温度的变化量相同，通过比较加热时间的长短来判断比热容的大小．加热相同的时间，豆浆的温度升高较多，
7
说明吸收相同的热量，牛奶升高的温度慢，说明牛奶的比热容大．因此要使牛奶和豆浆升高相同的温度，应对牛奶加热的时间长些．由于豆浆的比热容小，因此升高相同的温度，吸收的热量少．
（2）结合题目和图象可知，加热相同的时间，豆浆的温度升高较多，所以A图线代表豆浆．
5. 修建人工湖和内河增加城市水的储蓄量，是因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，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，能有效调节周围环境的气温．
6.思维点睛：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，防冻液因为含有水，因此其比热容也较大，并且防冻液可以在比较低的温度下不会凝结，所以汽车发动机用防冻液来冷却；长时间使用后，混合液中的水由于汽化而减少，防冻液的含量增大，使混合液的沸点升高．
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