《物質(zhì)的比熱容》學(xué)習(xí)問答

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  許多同學(xué)對物質(zhì)的比熱容感到難以理解。這不,小漢學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生了一些疑問,去問劉老師。

  小漢:老師,我不明白物理中為什么要學(xué)習(xí)比熱容?比熱容反映了物質(zhì)的什么特性?

  劉老師:你一定有這樣的生活經(jīng)驗(yàn),把一壺水燒開,要比把同樣情況下半壺水燒開用的時(shí)間長,說明同樣情況下,物質(zhì)質(zhì)量越大,吸收的熱量越多;把一壺水燒開,比把一壺水燒至溫?zé)嵊玫臅r(shí)間長,說明同樣情況下,物質(zhì)升高的溫度越多,需要吸收的熱量越多;再取質(zhì)量、初始溫度都相同的水和煤油,用同樣的容器和同樣的熱源加熱,發(fā)現(xiàn)升高相同的溫度,水需要加熱的時(shí)間長。這說明同樣情況下,物質(zhì)的種類不同,吸收的熱量也不同。這樣看來,物質(zhì)吸收熱量的多少與物體的質(zhì)量、升高的溫度、及物質(zhì)的種類都有關(guān)系。換句話說,不同物質(zhì)(如水和煤油),在質(zhì)量相同,吸收熱量也相同時(shí),升高的溫度不同。這反映了不同物質(zhì)對所吸收熱量的容納本領(lǐng)不同:物質(zhì)吸收熱量,溫度就要升高。相同情況下,不同物質(zhì)吸收相同的熱量,若溫度升得越少,就說明這種物質(zhì)對所吸收熱量的容納本領(lǐng)強(qiáng)。為反映物質(zhì)的這種特性,物理學(xué)中引入了“比熱容”,即比較不同物質(zhì)對吸收(或放出)熱量的容納本領(lǐng),簡稱比熱容。

  小漢:比熱容的定義里為什么要有“每千克”和“溫度上升1℃”這兩個(gè)條件?比熱容的單位為什么這么復(fù)雜?

  劉老師:既然物體吸收熱量的多少與物體的質(zhì)量、升高的溫度、及物質(zhì)的種類(用“比熱容”來反映)都有關(guān)系,換句話說物質(zhì)的比熱容與物體的質(zhì)量、升高的溫度、及物體吸收熱量的多少都有關(guān)。你想要定義比熱容就要涉及物體的質(zhì)量、升高的溫度、及物體吸收的熱量。怎樣定義呢?回憶我們學(xué)習(xí)比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法,因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的快慢(即速度)與運(yùn)動(dòng)的路程及運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都有關(guān)系,所以要比較速度的大小,通常保持一個(gè)量不變,比另一個(gè)量。即相同的時(shí)間比路程或相同的路程比時(shí)間。這種研究問題的方法叫比值法,它是定義許多物理量的常用方法,在學(xué)習(xí)速度、密度、壓強(qiáng)、熱值等物理量時(shí),均采用了這種方法,F(xiàn)在既然物質(zhì)的種類(即比熱容)與物體的質(zhì)量、升高的溫度、及物體吸收熱量的多少三個(gè)物理量都有關(guān)系,我們在研究時(shí)應(yīng)保證幾個(gè)量不變呢?

  小漢:應(yīng)保證兩個(gè)量不變,看第三個(gè)。

  老師:那比熱容應(yīng)怎樣定義?

  小漢:可以保持物體的質(zhì)量及升高的溫度不變,比吸收的熱量;還可以保持物體的質(zhì)量及吸收的熱量不變,比升高的溫度;還可以保持物體升高的溫度及吸收的熱量不變,比質(zhì)量。

  老師:很好,物理中為什么采用第一種方法來定義呢?這是因?yàn)楸3治矬w的質(zhì)量及升高的溫度不變時(shí),物體吸收的熱量越大,比熱容也越大;反之,采用比升高的溫度及比質(zhì)量的方法,會(huì)得出升高的溫度及質(zhì)量越大,比熱容越小。這不符合人們的認(rèn)識(shí)習(xí)慣。

  比熱容的單位可以從比熱容的定義式來分析,它是由三個(gè)單位組合起來的復(fù)合單位,比較復(fù)雜:是J/(?·℃)。在日常生活和生產(chǎn)中,也會(huì)遇到類似比熱容的量,也有很類似的單位。例如,工廠里工人制造機(jī)器零件的勞動(dòng)量是用個(gè)/(天·人),即每人每天的工作量是制造多少個(gè)零件。

  小漢:許多解釋現(xiàn)象題都與水的比熱容有關(guān),對這樣的問題我感到比較困難,請老師給予指導(dǎo)。

  老師:通過課本的比熱容表,可以看出,各種物質(zhì)的比熱容中,水的比熱容最大,這在人們的日常生活和生產(chǎn)中,具有重要意義。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面,冷卻或取暖。由于水的比熱容較大,那么一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多,這樣水就可用來冷卻或取暖。用來冷卻時(shí),是讓水吸收帶走更多的熱量。如柴油機(jī)工作時(shí),水箱中要加足水;用來取暖時(shí),是讓水放出更多的熱量。如北方地區(qū)寒冷時(shí)為防止稻田里的秧苗凍壞,常在夜晚向地里放水。另一方面,由于水的比熱容較大,一定質(zhì)量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改變不多,這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候。沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)相比,冬天和夏天溫差較小,白天和夜晚溫差也較小,就是這個(gè)道理。同理,建造水庫、修建人工湖,也有冬暖夏涼的作用。

  小漢:明白了。謝謝老師!

  來源:高?駿的博客


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