3.热量跟物质的种类有关。
我们也有这样的经验:一块铁放在火上烧很快就非常烫了。而对水加热,经过很长时间,水才微微发热。也就是说,铁比水容易热(即吸收的热量少)。
为了比较不同物质的这方面的热学特性,我们做下面的实验(介绍实验装置,讲解观察的内容)。
这是两个相同的烧杯。在烧杯中分别装入质量相等的水和煤油,用相同的电热器对它们加热。水和煤油吸收热量,温度升高,我们用温度计测量水和煤油的初温度和末温度。由于电热器是完全相同的,可以认为在相等的时间内,它们放出的热量相等,水和煤油吸收的热量也相等。实验时我们观察水和煤油温度的变化。
实验开始。先请同学测量水和煤油的初温,现在开始加热,接通电路。(操作并搅拌。三分钟后记录水和煤油升高到的温度,并写在黑板上)
从实验记录可以分析出以下几点:
①相同时间,水和煤油吸收的热量相等。
②煤油的温度升高的多。
③相同质量的水和煤油要升高同样的温度对水加热的时间应该长,即,水应该吸收更多的热量。
可见,不同物质,质量相同,升高同样的温度,吸收的热量不等。
二、比热容
为了比较不同物质,在质量相同,升高同样的温度时吸收的热量不等这一热学性质,我们引入比热容的概念。
1.单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫该物质的比热容。
单位质量的某种物质温度升高1℃放出的热量和它温度升高1℃吸收的热量相等,也是它的比热容。
2.比热容的单位:比热容的单位是焦耳/(千克·℃),读作焦每千克摄氏度。
3.巩固比热容的概念和单位。
水的比热容是4.2×103焦耳(千克·℃)。它的物理意义是一千克水,温度升高1℃,吸收的热量是4.2×103焦耳。
请大家读第132页的比热容表,并解释物理意义。(学生读、讲)
三、热量的计算
1.推导公式。
根据比热容的物理意义,以及热量跟物体的质量和温度的变化有关,就可以计算物体的温度改变时吸收或放出的热量。
例1.2千克的水,使它的温度由20℃升高到100℃,水吸收多少热量?
根据水的比热容是4.2×103焦/(千克·℃)可知,1千克水,温度升高1℃吸收4.2×103焦耳的热量。那么2千克的水温度升高1℃吸收的热量应是4.2×103焦/(千克·℃)×2千克。这些水的温度升高了100℃-20℃=80℃时,吸的热量是4.2×103焦(千克·℃)×2千克×80℃=6.72×105焦耳。
所以,计算热量的公式是Q吸=cm(t-t0)其中c表示物质的比热容,用焦/(千克·℃)作单位;m表示质量,用千克作单位;t-t0表示物体升高的温度,用摄氏度作单位;Q吸表示吸收的热量。
如果物体的温度下降,放出的热量Q吸=cm(t-t0), t-t0表示下降的温度。
例2.质量是10千克的冰,温度由-20℃升高到0℃,冰吸收多少热量?
根据公式Q吸=cm(t-t0)得
Q=2.1×103焦/(千克·℃)×10千克×[0-(-20)]℃