?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第二章熱和功

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！?/span>

§2-5物體的熱容量，物質(zhì)的比熱

【01】物體溫度的改變是物體內(nèi)能改變的一種表現(xiàn)。物體溫度的升高表明它的內(nèi)能在增加；通常我們講，物體由于獲得了熱量，所以它的溫度升高。相反地，如果物體的溫度降低，則表明它的內(nèi)能在減少，這時(shí)物體由于放出了熱量，所以溫度降低。

【02】一般地講，使不同的物體升高相同溫度所需要的熱量是不同的，那么所需要的熱量究竟跟哪些因素有關(guān)呢？

【03】(1)它跟物體的質(zhì)量有關(guān)。例如要把原來溫度相同而質(zhì)量不同的兩個(gè)熨斗加熱到同一溫度，大熨斗放在火爐上的時(shí)間要比小熨斗長(zhǎng)一些。也就是說，把由同一種物質(zhì)組成的物體升高同樣的溫度時(shí)，質(zhì)量越大，所需要的熱量就越多。

【04】(2)它跟物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。有兩只相同的燒杯，一只裝有200克水，另一只裝有100克水和100克鉛。用同樣的酒精燈同時(shí)進(jìn)行加熱。這時(shí)可以看到，單裝水的熱得慢，裝水和鉛的熱得快。這意味著，使質(zhì)量相同的水和鉛升高同一溫度時(shí)，鉛所需要的熱量比水少。也就是說，使質(zhì)量相等的不同物質(zhì)升高同一溫度時(shí)，所需的熱量也是不同的。

【05】為了表征物體的吸熱和放熱本領(lǐng)，物理學(xué)上引用了“熱容量”的概念。

【06】使物體溫度升高1℃ 所需要的熱量，稱為該物體的熱容量。

【07】實(shí)驗(yàn)證明，使物體冷卻1℃，它放出同樣多的熱量。使物體的溫度升高 t℃?所需要的熱量是使它升高1℃?所需要的熱量的 t 倍；如果再使物體冷卻 t℃，這時(shí)它所放出的熱量就等于它的溫度升高 t℃?時(shí)所吸收的熱量。因此，知道了物體的熱容量，我們就能夠計(jì)算出它在溫度改變時(shí)所吸收或放出的熱量。

【08】物體的熱容量跟它的質(zhì)量成正比，并跟組成物體的物質(zhì)有關(guān)。因此，當(dāng)我們比較由不同物質(zhì)組成的物體的熱容量時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用相同的質(zhì)量。為了標(biāo)志物質(zhì)的熱性質(zhì)，物理上通常采用每單位質(zhì)量，例如1克物質(zhì)的熱容量，稱為物質(zhì)的比熱。

【09】由某種物質(zhì)組成的單位質(zhì)量的物體的熱容量，叫做這種物質(zhì)的比熱。

【10】假定由某一物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量是 m，使它的溫度從 t?℃?升高到 t?℃?所需要的熱量是 Q? 。為了求出該物質(zhì)的比熱 c，就要用物體的質(zhì)量 m 和溫度差?t?℃－t?℃?去除熱量 Q? 。這樣，? 。

【11】因此，比熱也就是使單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1℃ 所需要的熱量。

【12】常用的比熱單位是卡/克·度和千卡/公斤·度。

【13】水的溫度由19.5℃?上升到20.5℃?時(shí)，它的比熱等于1卡/克·度。在其他溫度時(shí)，水的比熱跟1卡/克·度略有出入。但是，這種差別很小，因此，在以后的討論中，我們不再考慮這個(gè)差別。

【14】不僅對(duì)水來講，在不同的溫度時(shí)比熱的數(shù)值略有差別，任何其他的物質(zhì)在溫度改變時(shí)，它的比熱的數(shù)值也都有微小的變化。通常在計(jì)算時(shí)所采用的是物質(zhì)比熱的平均值。下表列舉的就是一些物質(zhì)的比熱的平均值，單位是卡/克·度。

【15】知道了物質(zhì)的比熱以后，就可以根據(jù)公式 Q＝cm(t?－t?)計(jì)算出物體變熱時(shí)所需要的熱量，或冷卻時(shí)放出的熱量。

【16】測(cè)量的結(jié)果表明，水的比熱比任何其他固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的比熱要大得多，水的這種特性具有重要的意義，在§2-3中曾經(jīng)提到，在暖室裝置中用水來供暖和在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中用水來進(jìn)行冷卻，都是因?yàn)樗哂泻艽蟮谋葻岬木壒?。水的這種性質(zhì)也是沿海地區(qū)氣溫變化較小的原因。

【17】由上表還可以看出，冰的比熱只有水的一半。實(shí)際上，其他物質(zhì)在固態(tài)時(shí)的比熱也跟在液態(tài)時(shí)的比熱不同。

例1.鋁鍋的質(zhì)量是0.3公斤，里面裝有10℃?的水2公斤，問要把水燒開需要多少千卡的熱量？

【解】

按題意：

????????水和鋁鍋的末溫度 t＝100°C? 。

????????水需要的熱量Q?＝c?m?(t－t?)，

????????鋁鍋需要的熱量Q?＝c?m?(t－t?)＝c?m?(t－t?)，

????????需要的總熱量Q＝Q?＋Q?＝c?m?(t－t?)＋c?m?(t－t?)=(c?m?＋c?m?)(t－t?)

＝(1×2＋0.21×0.3)×90＝2.063×90＝185.67千卡。

例2.? 0.8公斤的冰在獲得2千卡的熱量后溫度升高到－4℃? 。求冰的初溫度。

【解】

????????按題意：Q＝2千卡，m＝0.8公斤，C＝0.5千卡/公斤·度，t＝－4℃?

????????冰獲得的熱量 Q＝cm(t－t?)，

????????因而得，

????????? 。

習(xí)題2-5

1、什么叫做物質(zhì)的比熱？

2、物體的熱容量和物質(zhì)的比熱有什么區(qū)別？

3、怎樣計(jì)算對(duì)物體加熱時(shí)所需要的熱量？

4、在熱水暖室裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻裝置中，為什么不用其他的液體而用水？

5、把5公斤20℃ 的水放在0.6公斤的鋁鍋中，要將水燒開需要多少熱量？【410.08千卡】

6、把一塊鐵從15℃?加熱到815℃?需要的熱量是17.6千卡，求鐵塊的質(zhì)量?！?.2公斤】

7、問0.2公斤的水吸收了8千卡的熱量后，溫度要升高幾度？【40℃】

8、把兩個(gè)大小相同的銅球加熱到同樣高的溫度，然后將其中的一個(gè)放進(jìn)盛水的杯子里，另一個(gè)放進(jìn)盛煤油的杯子里。如果水和煤油原來的溫度相同、質(zhì)量也相等，那么哪一個(gè)杯子里的溫度升得高一些？為什么？

9、體積相同的銅塊、鉛塊和鋁塊，哪一個(gè)的熱容量最大？哪一個(gè)的最小？

10、一間屋子的容積是60立方米，空氣的比重是0.0013克/厘米，空氣的比熱是0.24卡/克·度。把這間屋子里的空氣從0℃?加熱到22℃?，需要多少熱量？【410千卡】

11、如果在500克的水中投入500克的銅，銅的溫度從80℃?降低到20℃，問水的溫度升高了幾度？【5.4℃】

12、把5公斤的磚塊從10℃?加熱到35℃?需要80千卡的熱量，求磚塊的比熱?！?.64千卡/公斤·度】