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《物质的比热容》学习问答  

2013-05-02 06:24:52|  分类: 物理教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《物质的比热容》学习问答



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《物质的比热容》学习问答



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

江苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺 杨守勤

许多同学对物质的比热容感到难以理解。这不,小汉学习这部分内容时产生了一些疑问,去问刘老师。

 

小汉:老师,我不明白物理中为什么要学习比热容?比热容反映了物质的什么特性?

 

刘老师:你一定有这样的生活经验,把一壶水烧开,要比把同样情况下半壶水烧开用的时间长,说明同样情况下,物质质量越大,吸收的热量越多;把一壶水烧开,比把一壶水烧至温热用的时间长,说明同样情况下,物质升高的温度越多,需要吸收的热量越多;再取质量、初始温度都相同的水和煤油,用同样的容器和同样的热源加热,发现升高相同的温度,水需要加热的时间长。这说明同样情况下,物质的种类不同,吸收的热量也不同。这样看来,物质吸收热量的多少与物体的质量、升高的温度、及物质的种类都有关系。换句话说,不同物质(如水和煤油),在质量相同,吸收热量也相同时,升高的温度不同。这反映了不同物质对所吸收热量的容纳本领不同:物质吸收热量,温度就要升高。相同情况下,不同物质吸收相同的热量,若温度升得越少,就说明这种物质对所吸收热量的容纳本领强。为反映物质的这种特性,物理学中引入了“比热容”,即比较不同物质对吸收(或放出)热量的容纳本领,简称比热容。

 

小汉:比热容的定义里为什么要有“每千克”和“温度上升1℃”这两个条件?比热容的单位为什么这么复杂?

 

刘老师:既然物体吸收热量的多少与物体的质量、升高的温度、及物质的种类(用“比热容”来反映)都有关系,换句话说物质的比热容与物体的质量、升高的温度、及物体吸收热量的多少都有关。你想要定义比热容就要涉及物体的质量、升高的温度、及物体吸收的热量。怎样定义呢?回忆我们学习比较物体运动快慢的方法,因为物体运动的快慢(即速度)与运动的路程及运动的时间都有关系,所以要比较速度的大小,通常保持一个量不变,比另一个量。即相同的时间比路程或相同的路程比时间。这种研究问题的方法叫比值法,它是定义许多物理量的常用方法,在学习速度、密度、压强、热值等物理量时,均采用了这种方法。现在既然物质的种类(即比热容)与物体的质量、升高的温度、及物体吸收热量的多少三个物理量都有关系,我们在研究时应保证几个量不变呢?

 

小汉:应保证两个量不变,看第三个。

 

老师:那比热容应怎样定义?

 

小汉:可以保持物体的质量及升高的温度不变,比吸收的热量;还可以保持物体的质量及吸收的热量不变,比升高的温度;还可以保持物体升高的温度及吸收的热量不变,比质量。

 

老师:很好,物理中为什么采用第一种方法来定义呢?这是因为保持物体的质量及升高的温度不变时,物体吸收的热量越大,比热容也越大;反之,采用比升高的温度及比质量的方法,会得出升高的温度及质量越大,比热容越小。这不符合人们的认识习惯。

 

比热容的单位可以从比热容的定义式来分析,它是由三个单位组合起来的复合单位,比较复杂:是J/(㎏·℃)。在日常生活和生产中,也会遇到类似比热容的量,也有很类似的单位。例如,工厂里工人制造机器零件的劳动量是用个/(天·人),即每人每天的工作量是制造多少个零件。

 

小汉:许多解释现象题都与水的比热容有关,对这样的问题我感到比较困难,请老师给予指导。

 

老师:通过课本的比热容表,可以看出,各种物质的比热容中,水的比热容最大,这在人们的日常生活和生产中,具有重要意义。主要表现在两个方面:一方面,冷却或取暖。由于水的比热容较大,那么一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多,这样水就可用来冷却或取暖。用来冷却时,是让水吸收带走更多的热量。如柴油机工作时,水箱中要加足水;用来取暖时,是让水放出更多的热量。如北方地区寒冷时为防止稻田里的秧苗冻坏,常在夜晚向地里放水。另一方面,由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。沿海地区与内陆地区相比,冬天和夏天温差较小,白天和夜晚温差也较小,就是这个道理。同理,建造水库、修建人工湖,也有冬暖夏凉的作用。

 

小汉:明白了。谢谢老师!

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