热学基本物理量的计算.doc

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1、学科:奥物年级：初三不分版本期数：1303本周教学内容：热学基本物理量的计算【内容综述】　　（一）吸热和放热计算式　　1．在热传递过程中，高温物体放出热量温度降低，低温物体吸收热量温度升高。物体吸热、放热和温度升高、降低的关系，可用吸热、放热公式Q=cmΔt表示。当物体吸热温度升高时，末温t高于初温t0，温度变化量Δt=t-t0；当物体放热温度降低时，末温t低于初温t0，温度变化量Δt=t0-t。　　2．燃料燃烧放出热量　　从燃烧值定义式变形得到燃烧放热公式：Q=qm　　3．物体在物态变化过程中的吸热和放热　　晶

2、体熔化吸热（晶体熔液凝固放热）公式：Q=m　　液体汽化吸热（气体液化放热）公式：Q=Lm　　两个公式中的和L分别表示晶体的熔解热和液体的汽化热。（详见物态变化）　　（二）热平衡方程　　1．几个物体无论接触与否，如果它们具有相同的温度，就说它们处于热平衡状态。处于热平衡状态的物体之间不发生热传递。　　2．温度不同的物体之间会发生热传递，在热传递过程中，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即Q放=Q吸，这一等式被称为热平衡方程。它表示在热传递过程中，能量守恒。方程中的Q可以是以任何方式吸收和放出的热量。　　【要

3、点讲解】　　（一）混合物的比热　　例如两种物质的比热分别为c1、c2，质量分别为m1、m2，均匀混合后初温为t0，吸收热量Q使混合物的温度升高到末温t，在这一吸热过程中设两种物质分别吸收的热量为Q1、Q2，则有Q1=c1m1(t-t0)，Q2=c2m2(t-t0)，Q=Q1+Q2=(c1m1+c2m2)(t-t0)　　设混合物的比热为c，则有Q=c(m1+m2)(t-t0)=(c1m1+c2m2)(t-t0)　　所以混合物的比热　　上式说明混合物的比热c的大小在两种物质的比热c1和c2之间，但不是c1和c2的算术

4、平均值。c的大小跟两种物质的比热c1、c2，两种物质的质量m1、m2都有关系，当c1、c2确定也就是物质种类确定时，c的大小由两种物质的质量决定，只有在m1=m2这一特殊条件被满足时，c的大小才等于c1和c2的算术平均值。　　（二）混合法测定物质的比热　　1．混合法测定物质的比热　　测定物质的比热，除需测定待测物体的质量，还需要设计一个热传递的过程，在热传递开始时和结束时分别待测物体的初温度和末温度以及在热传递过程中待测物体吸收或放出的热量的多少。质量和温度可以利用实验室中的天平和温度计直接测量，而物体吸收或放出

5、的热量是无法直接测量的。根据物体吸、放热公式可知，在物质的比热、物体的质量、温度变化量已知的条件下，可以通过吸、放热公式计算出物体吸收或放出的热量。这样要测定物质的比热就需先算出相关的热量，而要算出热量必须先知道物质的比热。这似乎是一个循环怪圈，怎样才能跳出这个循环怪圈呢？　　如果能够人为控制一个热传递过程，在这一过程中参与热传递的物体只有两个，一个物体吸热，一个物体放热。根据能量守恒定律，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。借助已知比热的物质，把不能直接测量的热量计算出来，从而在热量已知的条件下，计算出待

6、测物体的比热。把已知比热和待测比热的高温、低温物体混合在一起，通过热传递使它们达到热平衡。这种方法就叫混合法。混合法测比热就是利用混合法，根据能量守恒定律建立热平衡方程，从而测算出待测物质比热。这种测定物质比热的方法是实验室中最常用的方法。　　2．量热器的构造和特点在利用混合法测定物质比热的过程中，只有两个物体参与热传递是不太可能的，所以控制参与热传递的物体个数，或者说把其它参与热传递的物体的吸、放热控制在可以忽略的范围内，减小实验误差，这是一个非常重要的问题。为此，人们设计了量热器。量热器的剖面图如图16—2所

7、示。其中1是大筒，是量热器的外壳，2是小筒，高温、低温物体就在小筒内混合，一般用铝或铜制成，质量较小，3是支架，用木材或其它不善于传热的材料制成，用于隔开小筒和大筒，避免小筒向大筒传热，4是筒盖，也是用木材或其它不善于传热的材料制成，避免筒内外的热交换，5是搅动器，质量很小，用于上下搅动小筒中的液体，以便各部分的液体有相同的温度，6是温度计，用于测定热平衡的温度。量热器的构造使它能够很好地防止热量的损失。　　3．混合法测定物质比热的初步误差分析　　高温物体和低温物体在量热器的小筒中混合，参与热传递的并不只是这两个

8、物体，Q放=Q吸；Q放=Q物吸+Q小筒吸+Q其它吸，一般情况下Q其它吸很小可以忽略，小筒是由铝或铜制成的，质量也较小，它的温度变化跟小筒内的液体相同，所吸收或放出的热量跟小筒内的液体相比要少得多，在粗略测量和练习测量时，小筒吸收或放出的热量也可以忽略，近似认为Q放=Q物吸。以用低温的水和高温的金属块在量热器内混合，测定金属块的比热为例。将高温的金属块投入到量热器小筒内低温