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比热容

初中物理热容恒定、能量完全传递且无相变情况下的显热加热

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关于此实验

输入相同的能量并不会带来相同的温升。比较类似水的样品与热容较低的材料，观察质量和比热容如何影响加热。温度计仅为示意，数值读数才是定量结果。

学习目标

  • 在控制其他变量的同时，探究输入能量对温度的影响。
  • 使用图表和数值读数来检验预测。
  • 说明物理假设，以及该模型不再适用的情况。

使用方法

  1. 1使用 0.5 kg 和 4200 J/(kg·K)。输入 21 kJ，并检查温升是否为 10 K。
  2. 2保存曲线，然后使用 2100 J/(kg·K)。比较输入相同能量时的温升。
  3. 3在比热容和输入能量不变的情况下，将质量加倍。预测新的温升。
  4. 4改变初始温度。改变的是斜率，还是只有截距？

模型

显热加热所需的能量
能量传递后的温度

假设

  • 假设比热容恒定，输入的能量全部进入样品，且没有热量损失。
  • 此模型仅涵盖显热加热。预测的高温不包含沸腾、熔化或随温度变化的物性。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么升高 1 K 与升高 1 °C 的幅度相同？
  2. Q2要使 2 kg、比热容 c = 900 J/(kg·K) 的材料升温 15 K，需要多少能量？

常见问题

样品会在 100 °C 沸腾吗？

此模型不模拟相变。对于接近沸点的水，请改用状态变化实验；此模型是在比热容恒定的假设下进行外推。

热容和比热容有什么区别？

热容属于整个样品，单位为 J/K。比热容按每千克计算，单位为 J/(kg·K)。