比熱容的物理意義
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間，加熱時間的長短，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，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，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，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，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間變化的圖象.圖乙中表示熱牛奶的溫度隨時間變化的曲線應(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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