九上物理中,比热容是一个重要的概念,用于描述物质吸收或释放热量的能力。
比热容的定义是:在1个大气压下,1克物质升高1摄氏度所需要的热量。
计算公式为:Q = cmΔt
其中,Q表示吸收或释放的热量,c是物质的比热容,m是物质的质量,Δt是温度的变化。
让我们来看一个例子,计算铁吸收200焦耳的热量时,温度升高1摄氏度需要多少时间。
已知铁的比热容为:460 J/(kg·℃)
已知铁的质量为:0.01 kg
已知铁的温度升高:1 ℃
已知铁吸收的热量为:200 J
根据公式Q = cmΔt,可得到:
200
/
(
460
×
0.01
×
1
)
=
43.47826086956521
200/(460×0.01×1)=43.47826086956521秒
所以,铁吸收200焦耳的热量时,温度升高1摄氏度需要43.47826086956521秒。
一、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。用符号C表示
注意:其实比热容的定义方式还有2种:大小等于单位质量的某种物质,温度升高(降低)1℃时所吸收(放出)的热量就表示物质的比热容。
2.表达式
或
3.单位
,读作:焦耳每千克摄氏度。(注意加上括号)
4.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。
5.常见物质的比热容
①比热容是物质的一种特性,和密度一样,大小与物质的种类、状态有关;与物体的质量、体积、温度、密度、吸放热、形状等无关。不同种类的物质比热容一般不同,比热容大的物质吸热能力强,比热容小的物质吸热能力弱。
②一般情况下,液态物质的比热容比固态物质的比热容要大。
③水的比热容是表示: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比热容大小所代表的物理意义可从两个角度去理解:
6.水的比热容大在生产生活以及调节气温中的应用
①根据公式:
。制冷,供热。水的吸热本领强,用水作为散热剂或冷却剂。由于水的比热容大,一定质量的水升高(降低)一定的温度,吸收(放出)的热量多,所以常用水来做冷却剂,汽车发动机用水来做冷却剂也是这个道理。
②根据公式:
。调节气候。由于水的比热容较大,一定质量的水与其他相同的物质相比,吸收或放出相同的热量,水的温度变化小。生物体内含有大量的水,有利于生物体内温度的稳定,以免温度变化太快对生物体造成严重损坏。再如水的比热容大于泥土、砂石的比热容,砂石、干泥土等物质比热容较小,吸收(或放出)相同的热量,水升高(或降低)的温度比与其质量相等的砂石、干泥土升高(降低)的温度小得多。因此沿海地区昼夜温差较小,沙漠地区昼夜温差较大。某些地方建设人工湖来调节气候,也是相同的道理。
7.海陆风和陆海风
因为水的比热容比陆地大,吸收相同的热量,水温度变化小,在白天,太阳照射,陆地的气温比海洋表面高,气体膨胀得多,气压小,风就从海洋吹向陆地,在晚上,温度都下降,水的比热容高,温度下降得慢,海洋表面的温度高度陆地表面,气压小,所以风就从陆地吹响海洋。
8.冷却液
冷却液是汽车发动机必不可少的一部分,防冻冷却液有更高的沸点,更低的冰点,优异的防锈防腐蚀能力,且能防止水垢等沉积物的产生、防止泡沫产生等,夏天,纯水会沸腾,不但不能有效冷却发动机,还会不断流出发动机而导致冷却液不足,发动机过热。他在发动机冷却系统中循环流动,将发动机工作中产生的多余热能带走,使发动机能在正常工作温度下运转。当冷却液不足时,将会使发动机水温过高,导致发动机机件损坏。
二、热量的计算
1.公式:
①吸热:
或
②放热:
或
③求质量:
2.单位: