基于教材对比的“比热”与“比热容”概念内涵争议之再讨论

比热和比热容概念仍存在争议,通过对日文教材、民国教材、原始英文以及建国后制定的有关标准进行研究,对比热和比热容的概念变迁开展深入而全面的梳理,最后为教材编写者和中学物理教师提出建议:弃用“比热”一词,在所有的初高中教材讲授以及授课时,凡涉及比热容概念时,都严格表述为“比热容”,而不要简称为“比热”.同时为避免引起混淆,在翻译物理名词把specific heat和specific heat capacity均翻译成比热容,不能因为前者省略单词capacity,就直译成比热.希望能为比热和比热容概念的争议画上句号.

CPA方程计算醇、水的比热容性质

针对立方型附加缔合项(CPA)状态方程(EoS)对比热容的计算精度不高的问题,采用11种包含不同性质的参数计算方法研究了CPA方程对极性缔合流体甲醇、乙醇、水比热容的计算精度。计算结果表明:不考虑比热容时,CPA方程的参数计算必须考虑蒸汽压性质,且蒸汽压计算精度越高,方程对液相比热容的预测精度越高;在参数计算中加入比热容后,CPA方程无法同时准确描述所有比热容性质,其中对液相比定压热容的计算精度最高;在参数计算过程中比热容性质只考虑液相比定压热容时,方程对蒸汽压、各相密度及液相比定压热容的平均绝对相对偏差都在3%及以内。

Nb元素含量对U-Nb合金显微组织和比热容的影响

U-Nb合金具有良好的耐腐蚀性、结构稳定性和加工性,是核领域重要的结构材料。制备了不同Nb元素含量的淬火态U-Nb合金,对其显微组织和比热容进行了研究。结果表明:淬火态U-2Nb合金中存在大量粗针状马氏体;随着Nb元素含量的增加,马氏体逐渐消失,U-Nb合金形成等轴晶组织;随着Nb元素含量增加和温度的升高,U-Nb合金的比热容逐渐增大;当温度超过650℃时,U-Nb合金发生了相变,比热容显著减小。

玻璃纤维/环氧树脂预浸料固化全过程的比热容和热导率研究

通过调制温度式差示扫描量热技术(MDSC)测定了玻璃纤维/环氧树脂预浸料在固化全过程不同方向上的比热容和热导率,并建立模型来描述比热容和热导率随温度和固化度的变化。未固化和完全固化时,预浸料的比热容和热导率随着温度的增大线性增加;在固化过程中受温度和固化度的双重影响,在固化反应前期,比热容和热导率有一个突变,在温度和固化度的作用下表现出先增大后减小的趋势。此外,通过混合定律和分段线性关系来描述比热容和热导率随温度和固化度的变化关系,结果有助于提高数值模拟中参数的准确性。

比热容实验的分析与改进

分析苏科版物理教材中比热容实验发现:在相同时间内,即便采用相同的加热方式,也无法确定所吸收的热量完全相同。为此,利用实验器材进行实验改进,将开放性加热方法改为在绝热条件下加热,在减少能量散失的同时,实现精确比较物质比热容大小。

大学物理实验中两种空气比热容比测量方法的比较

实验是科学素养培养的重要组成部分,一些地方院校在培养物理师范生的过程中会有意培养大学生的科学素养与实验探究能力。其中开展大学物理实验是科学素养培养的重要环节。大学物理实验的力热实验往往会开设空气比热容比的测量实验。在利用HZDH声速测定信号源和SV-DH-7型声速测定仪测定声速实验的基础上,将通过声速公式推导出的空气比热容比作为理论基础,并以此原理实现空气比热容比的测定(声速测定法),与利用传统DH4602气体比热容测定仪(振动法)实现空气比热容比的测定的实验结果进行对比。将两种方法的操作步骤以及测得的结果进行对比,最后得出,声速测定法测得的空气比热容比的实验数据误差远较于DH4602空气比热容比测定仪的实验数据误差更大,即DH4602气体比热容具有更高的精度。

浅谈几种有关比热容题型的解答指导

比热容是物体吸收或释放热量时所需的能量与温度变化之间的关系.在物理学中,比热容是一个重要的概念广泛应用于解决各种与热量传递和温度变化相关的问题.理解和应用比热容的概念对于解答相关题目至关重要.解答比热容题目时需要掌握一些关键的解答指导.这些指导包括理解并运用比热容的定义和公式、注意单位和量纲的匹配、分析题目给出的条件和情境.合理推理和解释现象等.

明确概念表征 提升探究能力——以“比热容”概念建构为例

比热容内容涉及的物理量较多,生活中较少被提及,一直是初中阶段接受难度最大的概念之一.目前已有的教学设计存在混淆“吸热”“容热”概念,概念表征对象不准确;教学逻辑生硬,学生主体地位未体现;数据定量分析不足,概念建立困难等不足.在创设合理情境、明确实验目的的基础上,引导学生合理地选用器材,运用控制变量法设计实验并进行探究.最终从不同角度分析容热能力强的物质的特性,定量比较不同物质的容热能力,顺利建构比热容的概念.

基于BOPPPS教学模式的高效课堂教学设计——以“比热容”为例

基于BOPPPS教学模式进行模块化教学设计,合理构建“比热容”教学框架.引导学生进行参与式学习,提高课堂学习的参与度.通过引领学生思维,培养学生科学思维能力和实验探究能力,进而提升学生的学科核心素养,实现课堂的多元化教学目标.

多因素影响下黏土比热容变化规律及预测模型

在“双碳”目标背景下,土体比热容作为重要的热物理性质参数之一,在能源地下结构、地铁通风计算、地埋管线、核废料处置、冻结法施工、农耕灌溉等众多领域有着重要的意义。对不同初始干密度、初始含水率的黏土试样,在不同温度条件下开展了比热容测试分析,探讨了其变化规律及机制。试验结果表明:黏土比热容随初始干密度、初始含水率的增加而线性增加,且与温度的三次方呈正比。比热容变化机制与黏土三相比例变化、固相晶格振动、水冰相变等因素有关。建立了考虑多因素的黏土比热容预测模型,与反向传播神经网络(BP-ANN)预测模型、简化理论预测模型、其他经验预测模型的交叉验证结果显示,该模型在适用范围、预测性能等方面都具有较优的表现,可为理论计算、数值仿真、工程实践中黏土比热容的取值和计算提供可靠参考。

基于教学重演律的比热容概念教学设计

当前比热容概念教学存在诸多问题,如情境设计不合理、问题提出不恰当、学生无法理解实验设计思路、实验结果含义不清等.为了有效解决相关教学问题,依据教学重演律,模仿科学史上比热容概念的发现过程,重新设计教学,最后得出几点启示.

基于流动法的Picker型比热容测量系统研究

为了研究稀溶液的表观摩尔热容,研制了一套Picker型流动法比热容测量系统,采用对称的双管路结构,以水作为参考流体,通过进样前后2次调节测温电桥平衡的过程,直接得到待测流体与参考流体的比热容比值。实验系统的温度测量范围为278~343 K,压力为常压。使用氯化钠(NaCl)溶液对系统进行验证实验,结果与文献值平均相对偏差均在1%以内,表明实验系统具有良好的稳定性及准确性。

空气比热容比的标准值与测量的误差

在绝热膨胀过程中,用电磁阀、大口径管(φ≥4mm)迅速放气和关闭。对空气的比热容比γ的标准值进行了详细的论证计算1.3990<γ<1.4025,并对实测值的误差进行了分析讨论。

分层优化测定锂离子电池比热容参数的实验研究

锂离子电池比热容作为电池模组及系统热设计的关键参数,对所建立的电池热管理系统仿真模型和控制策略的准确性至关重要。本文中基于量热法搭建了一个成本低廉、实施简单和测量准确性高的测试平台,系统研究了量热装置的热损失、量热方式以及分层计算优化对测试结果的影响。在黄铜、304不锈钢、铸铁以及高密度聚乙烯标准件样品校验测试中,实验结果表明该量热装置测定比热容误差小于3%,且不受被测样品导热系数大小的影响。通过本实验装置测定32650磷酸铁锂电池的平均比热容为1.022 J·g^(-1)·K^(-1),这为其他类型电池甚至下一代固态电池精确测量比热容热物性参数提供了一种可行的方法。

基于5E教学模式的初中物理教学探索——以“比热容”为例

初中物理中比热容的定义涉及三个物理量,相较于速度、密度等概念较为复杂,实际学习中学生对比热容的定义理解有一定的困难,究其原因是在学习中忽视了比热容概念的建构过程。5E教学模式是科学教育中被广泛接受的教学模式,其优点是允许学生探究并深入学习,因此采用5E教学模式设计教学,突出比热容概念的建构过程,可使学生对比热容概念的建构有清晰的认识。

基于智能手机外设传感器的冷却法测量金属比热容

金属比热容测量的传统方法是冷却法,用此方法通常需要手动控制秒表测量金属的降温时间从而引入较大的误差.为了克服该方法的弊端,采用外设温度传感器通过蓝牙连接智能手机,实时采集金属的降温曲线,实现对降温时间的精确测量.该方法不仅避免了人工控制秒表测量时间的误差,同时还能得到温度随时间下降的连续曲线,方便调入Origin软件对数据进行拟合和计算.实验研究表明:该实验结果与标准值符合得很好.

中高温导热油基SiO_(2)纳米流体比热容实验研究

实验采用两步法制备了6种不同类型导热油基SiO_(2)纳米流体样本,使用Zeta电位法进行了稳定性检验。采用高温流体比热容测试系统,对6种不同类型导热油基SiO_(2)纳米流体的比热容在30~290℃的中高温区间进行了测量。结果表明:实验温度升高,导热油基SiO_(2)纳米流体的比热容也会随之升高。在30~240℃,比热容与质量分数成正相关,240℃之后,纳米颗粒由于聚合沉降,比热容的相对增大率不再上升。加入纳米颗粒粒径分别为15 nm和30 nm时,前者比热容比后者比热容有明显增大,而基液对纳米流体比热容影响较小。

氯化物熔盐单质及其混合物比热容的分子动力学模拟及理论计算

由于具有良好的综合性能,氯化物熔融盐已被用于聚光太阳能的高温储热材料和传热介质。为进一步评估氯化物熔盐的储热能力,该文采用分子动力学模拟方法在高温范围对三种常用的氯化物熔盐单质(LiCl、KCl和NaCl)、二元混合氯化物熔盐(LiCl-KCl和LiCl-NaCl)的比热容进行了系统研究。结果表明三种单质的比热容模拟值与实验值相比平均误差均在5.2%以内,表现出较好的一致性。为了验证通过理论方法计算氯化物熔盐混合物比热容的可行性,采用混合法则和DP法对二元混合氯化物熔盐(LiCl-KCl和LiCl-NaCl)的比热容进行理论计算。与模拟值相比,除通过混合法则计算LiCl-KCl的误差为5%外,其余误差均在2%以内,表明通过理论计算方法对多元混合氯化物熔融盐比热容进行计算有一定的可行性。为了更好的从微观结构上理解氯化物熔盐的热物性,通过计算径向分布函数对熔融盐体系及局部结构进行了分析。该研究的结果及方法对混合氯化物熔盐的热物性预测具有参考和指导意义。

差示扫描量热法测定戊二酸熔点及其比热容

熔点是反映产品纯度的重要指标之一,戊二酸的纯度对其下游产品聚酯多元醇等应用具有较大的影响。实验通过差示扫描量热仪(DSC)表征戊二酸熔化过程中相变吸热情况,测定戊二酸的熔点,与传统的毛细管法相比,操作更简单、分辨率更高和重复性更好。实验结果显示,受热传递过程影响,减小升温速率和样品质量能减小热量传递滞后的影响。使用origin对DSC曲线进行处理,在样品质量为6mg和升温速率为0.5℃条件下,测得戊二酸的熔点范围为97.61~98.61℃,计算得到戊二酸熔化焓为163.00J/g,通过蓝宝石法计算得到比热容为2.2657J/(g+K)。

比热容概念的建立及实验的创新教学设计

比热容这个概念是初中阶段最为复杂的物理概念之一,该概念的建立采用比值法,但是又不同于以往的两个物理量的比值,比热容涉及三个物理量的比值,在概念建立的时候具有一定难度,苏科版教材中比热容概念的建立是通过探究沙子和水的吸热升温快慢来研究的.文章从实验环节的改进以及实验数据的处理来突破比热容概念的建构,进而加强学生对比热容概念的理解以及应用.