秋季课程人教版初三物理比热容 热机教案.docx
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秋季课程人教版初三物理比热容热机教案
适用学科
初中物理
适用年级
初三
适用区域
人教版区域
课时时长（分钟）
2课时
知识点
比热容的概念、比热容的应用、热量计算、热机的概念，热机的工作原理、汽油机、柴油机的构造和工作过程
教学目标
1.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。
2.尝试用比热容解释简单的自然现象。
会进行简单的吸热计算。
4.知道热机的概念,初步了解热机的工作原理。
5.了解汽油机的构造和工作过程。
6.了解柴油机的构造和工作过程。
教学重点
1.比热容的概念和应用以及热量的计算。
2.了解四冲程汽油机的基本要作原理。
教学难点
比热容的概念。
教学过程
一、导入
出去玩回到家后很饿，想煮方便面吃，可是暖瓶中却无热水。
那只能是现烧水煮面了，可是却很饿，我们想很快的吃上面是烧一锅水还是半锅水快呢？
（烧开半锅水比一锅水要快）。
是用温水烧还是用凉水烧快呢？
（用温水烧比用凉水烧要快）。
由此我们想到，要把水烧开所用的时间长短与哪些因素有关呢？
（将水烧开所用时间长短间接反映了什么？
）
得出结论：
同种物质（水），质量越大，升高的温度越大，吸收的热量就越多。
提出问题：
不同物质，在质量相同、升高相同温度时，吸收的热量是否相等？
二、知识讲解
考点1比热容（c）
Yi（
定义：
把单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，简称比热。
单位：
国际单位制中，比热的单位是：
焦/（千克·摄氏度），符号为：
J/（㎏·℃），读做：
焦每千克摄氏度。
学生阅读比热容表回答下列问题：
①在表中找出比热容最大的是哪一种物质？
它的比热容是多少？
物理意义是什么？
（比热容最大的是水，为4．2×103J/（kg·0C），物理意义是1kg水温度升高（或降低）10C所吸收（或放出）的热量为4．2×103J。
）
②冰的比热容是多少？
水的比热容是冰的多少倍？
③不同物质的比热容一定不同吗？
（比较冰和煤油）同种物质的比热容一定不变吗？
（比较水和冰）
不同物质的比热容可能相同，而同种物质的比热容可能变化。
（比热容跟物质的种类、物态有关）比热容反映的是物质的吸、放热本领。
考点2热传递过程中热量的计算
在热传递过程中，高温物体温度降低，放出热量；低温物体温度升高，吸热量。
如何计算物体吸、放热的多少呢？
公式：
Q=cmΔt，
符号意义：
Q──吸收（或放出）的热量──J；c──比热容──J/（kg?
℃）；
m──吸（或放）热物体的质量──kg；Δt──变化的温度──℃。
计算中须注意：
（1）m的单位一定用kg；
（2）Δt不是某一时刻的温度，而是变化的温度：
升高的温度：
Δt=t-t0；降低的温度：
Δt=t0-t。
（3）如果没有热损失，对于两个发生热传递的物体来说，Q吸=Q放。
考点3比热容的应用
考点2分子热运动
考点2分子热运动
问题：
①汽车发动机的冷却系统为什么要用水？
（因为水的比热容较大，一定质量的水升高一定温度可吸收较多的热量。
）
②北方地区冬季供暖和热水袋里为什么要用水？
（一定质量的水降低一定温度能放出的热量比较多。
）
③为什么夏天住在海边不觉得热，冬天不觉得冷？
（夏天，太阳照到海面上，海水在升温过程中吸收大量的热，所以不觉得热；冬天，海水由于外界温度太低而要放出大量的热，使气温不至于降得太低，所以不觉得冷。
）
④为什么沿海地区昼夜温差小，而内陆地区昼夜温差却比较大？
（沿海水多，内陆砂石、泥土多，水的比热容比泥土、砂石的大，白天当它们吸收相同的热量后水温升高较小，砂石、泥土的温度升高较大；而夜晚放出相同的热量后砂石、泥土又会降得较多。
）
考点4热机
用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气对橡胶塞做功，内能转化为机械能。
热机是利用内能来做功的机械。
例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
燃料直接在发动机汔缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
是现代衬会中最常见的一种热机。
内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
三、例题精析
例题1
如图所示，在热机的四个冲程中，对外做功的是（）
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】A、两个气门关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程，故A正确；
B、两个气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，故B错误；
C、进气门关闭，排气门打开，即排气冲程，故C错误；
D、进气门打开，排气门关闭，即吸气冲程，故D错误；
故对外做功的冲程是做功冲程，即A正确；故选A．
例题2
如图所示，为四冲程汽油机的一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（）
A.这是个压缩冲程
B.汽油机顶部是个喷油嘴
C.这个冲程中，机械能转化为内能
D.这个冲程中，内能转化为机械能
【答案】D
【解析】汽油机顶部是个火花塞，故B错误；图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故AC错误，故选D。
例题3
在比较不同燃料热值的实验中，小明利用与图示完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热，燃烧相同时间后，用甲加热后的水温度为30℃，另一杯温度为24℃，此过程中水的内能（增大/减小），用甲加热的水吸收的热量
为J，此时（能/不能）说明甲的热值较大．（水的比热容为4．2×103J/（kg•℃））
【答案】增大4．2×103不能
【解析】
在加热过程中，水的温度升高了，所以水的内能是增大的；用甲加热的水吸收的热量为Q=cmΔt=4．2×103J/（kg•℃）×0．1kg×10℃=4．2×103J，由于不能确定各燃料是否完全燃烧，所以不能说明甲的热值大。
例题4
水的比热容是4．2×l03J/（kg．℃），它的物理意义是；lkg的水和lg的水相比较，它们的比热容（选填“相同”或“不同”）。
【答案】1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是4．2×l03J相同
【解析】
水的比热容是4．2×l03J/（kg．℃）表示1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是4．2×l03J；比热容是物质本身的一种性质，与物质的种类有关，与物体的质量多少无关，所以质量不同的水的比热容是相同的。
四、课堂运用
基础
1．下列事例中不是利用水的比热容大的特性是（）
A.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
B.夏天．在地上洒水会感到凉快
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高，有助于调节自身的温度
【答案】B
【解析】A项，因为水的比热容大，根据
，相同质量的水和其它物质相比，降低相同的温度，水放出的热量多，所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质．
B项，夏天洒水会感到凉快是由于，水蒸发吸热，与水的比热容大无关．
C项，沿海地区和沙漠地区相比，沿海地区水多，水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，昼夜温差小；沙漠地区多砂石，砂石的比热容较小，在相同的吸热条件下，砂石的温度变化大．
D项，生物体内水的比例很大，水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，故生物体内水的比例高，有助于调节自身的温度．
故选B。
2．将一个铝块截成相同的两半，取走一半，则余下的一半铝块（）
A.密度和比热容均减半B.密度减半，比热容不变
C.密度不变，比热容减半D.密度和比热容均不变
【答案】D
【解析】将一个铝块截成相同的两半,铝块的体积和质量都减半,但密度是物质的一种特性,它不随质量和体积而变化,所以铝块的密度没有变.
比热容是物质的一种特性,其大小仅与物质的种类和所处的状态有关,铝块状态没有改变,所以比热容不变.
所以D选项是正确的.
3．汽车的发动机四个冲程如图所示，其中压缩冲程是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A、两气门关闭，燃料燃烧，高温高压气体推动活塞向下运行，是做功冲程，不符合题意；
B、两气门关闭，活塞向上运行，压缩气体做功，是压缩冲程，符合题意；
C、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；
D、进气门打开，活塞向下运行，吸入空气和汽油混合物，是吸气冲程，不符合题意．
故选B．
D、铁块很难压缩是因为分子间存在斥力，故D叙述正确。
4．在汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是_____冲程，将机械能转化为内能的是___冲程。
【答案】做功压缩
【解析】解答：
内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程。
其中有能量转化的是压缩和做功冲程，压缩冲程将汽油和空气的混合物压缩，将机械能转化内能；在做功冲程中高温高压燃气推动活塞向下运动做功，将内能转化为机械能。
5．如图所示，瓶子里装有少量的水，用力打气，瓶塞向上跳起，瓶内有白雾产生，白雾是__________形成的，瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体膨胀对外做功，温度__________，内能__________，其能量转化情况与四冲程汽油机的__________冲程相同．
【答案】水蒸气液化降低减少做功
【解析】白雾是液态水的小颗粒，是由瓶内的水蒸气变的，故白雾是水蒸气液化形成的；做功改变物体内能，物体对外做功，内能减小，温度降低；外界对物体做功内能增大，温度升高；故瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小，将内能转化为机械能；四冲程汽油机做功冲程能量转化过程为内能转化为机械能，压缩冲程能量转化过程为机械能转化为内能，故图示现象与四冲程汽油机的做功冲程相同．
巩固
1．在探究“比较不同物质吸热升温的属性”时，用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置如图。
下列说法正确的是（）
A.实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热较多
B.在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的
C.实验中，将沙子和水加热到相同温度时，它们吸收的热量相同
D.实验中，加热相同的时间，它们吸收的热量相同
【答案】D
【解析】A、实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子的比热容小,吸热能力弱,故A错误.
B、在本实验中,物体吸热多少是由加热时间决定的.故B错误.
C、将沙子和水加热到相同温度时,据
水吸收的热量多.故C错误.
D、加热相同的时间,吸收的热量相等,所以D选项是正确的.
所以D选项是正确的.
2．下列说法正确的是（）
A．冬天长期静置在室外的铁块比木块温度低
B．汽油机一个工作循环能量转化两次，对外做功一次
C．由比热容公式
可知，比热容跟Q成正比，跟m、△t成反比
D．炒菜时，食用油倒掉一半后，剩余的食用油质量、密度、比热容、热值均不变
【答案】B
【解析】
试题分析：
长时间放置在同一环境的不会自己产生热量的物体，由于物体之间会产生热交换，所以最终会趋于平衡，就是变成一个温度，也就是在室外的木头、铁块的温度是一样的，故A错误；内燃机的一个工作循环包括四个冲程：
吸气、压缩、做功、排气四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转两周，其中做功冲程是利用高温高压的燃气推动活塞向下运动而做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能．压缩冲程，活塞压缩气体做功，气体的内能增大，机械能转化为气体的内能，故B正确；比热容是物质本身的固有的属性，与物质的种类有关，与物质的状态有关，与Q、m、△t无关，故C错误；质量表示物体所含物质的多少，食用油倒掉一半后，所含食用油的多少变小了，即质量变小．密度是物质的一种特性，它和物体的质量和体积无关，所以食用油倒掉一半后，剩下的食用油的密度不变；比热是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热，和物质的质量大小无关，所以食用油倒掉一半后，剩下的食用油的比热容不变；燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量m和体积v无关，所以食用油倒掉一半后，剩下的食用油的热值不变．故D错误．故选B．
3．如图所示，对于图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（ ）
A.图甲，厚玻璃管内的空气被压缩时，空气的内能减少
B.图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C.图丙，试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D.图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
【答案】C
【解析】解：
A、图甲，厚玻璃管内的空气被压缩时，活塞对空气做功，管内空气温度升高，空气的内能增加；故A错误；B、图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气对塞子做功，空气的内能减少；故B错误；C、图丙，水从酒精灯火焰吸收热量，水的内能增加、温度升高，是通过热传递的方式使水的内能增加；故C正确；D、图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少；故D错误。
故选：
C。
4．根据表中数据，下列判断正确的是（ ）
A.不同物质的比热容不可能相同
B.在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢
C.因为水的比热容较大，所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度，铝块吸收的热量多
【答案】D
【解析】由表可知，煤油和冰的比热容相同，故A错误。
在阳光照射下，因为干泥土的比热容比湿泥土的比热容小，吸收相同的热量升温较快，故B错误。
沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多。
因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和砂石比较，吸收相同的热量，水的温度升高得少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故C错误。
质量相等的铝块和铜块升高相同的温度，由于铝的比热容比铜的比热容大，铝块吸收的热量多，故D正确为答案。
5．已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则质量为2kg的水，温度由25℃降低到20℃放出的热量是（ ）
A.4.2×104JB.2.1×105JC.1.68×105JD.3.78×105J
【答案】A
【解析】水放出的热量是：
故选A．
拔高
1．用两个相同的加热器,分别对质量相等的甲、乙两种液体加热，忽略热量的损失，其温度随时间变化的规律如图所示，由图可以看出（）
A.甲的比热容比乙大
B.甲的比热容比乙小
C.甲和乙的比热容相同
D.在开始加热时，甲和乙的比热容为零
【答案】B
【解析】由图示可以看出，当加热时间相同时，即吸收的热量相同时，甲的温度升高的快，利用热量的计算公式
可知，在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下，谁的温度升高得快，它的比热容小；所以，甲的比热容小，乙的比热容大。
故选：
B。
2．质量相同的甲、乙两种物质从固态开始同时加热，它们在相同时间内吸收的热量相等，加热时间都为35分钟，它们的温度随时间变化的图象如图所示。
下列说法正确的是（）
A.甲物质的比热容随着温度升高在变小
B.在固态时，甲的比热容大于乙的比热容
C.在10～25min内，乙的内能保持不变
D.甲和乙升高相同的温度，吸收的热量相等
【答案】B
【解析】由图象知道，相同的时间内，甲的温度变化值随着温度的升高，越来越小，由公式Q=cm△t知道，甲物质的比热容随着温度升高在变大，故A错误；由图像知道，质量相等的甲乙都在固态时，加热相同的时间它们吸收的热量也是相等的，由Q=cm△t知道，此时甲升高的温度值小，所以甲的比热容大，故B正确；由图像知道，乙是晶体，在10～25min内，加热时乙的温度不变，是其在熔化过程中，吸热内能会增加，故C错误；两物质的质量相同，比热容不同据公式Q=cm△t知道升高相同的温度，吸收的热量不相等，故D错误，故选B。
3．（双选）用相同的电加热器分别对质量相等A和B两种液体加热（不计热量损失），如图是A和B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是
A.A的比热容与B的比热容之比为2:
1
B.A的比热容与B的比热容之比为2:
3
C.加热相同的时间，B吸收的热量比A吸收的热量多
D.A和B升高相同的温度，A吸收的热量较多
【答案】AD
【解析】
（1）利用热量的计算公式Q=cm△t可知，在质量相等、吸收的热量也相同时，A的温度升高20℃，B的温度升高40℃，由公式
知，A与B的比热容之比为2：
1，故A正确，B错误；
（2）两种质量相等、初始温度也相同的不同液体，分别用两只完全相同的酒精灯加热，相同的时间内吸收的热量相等，故C错误；
（3）由图象可以看出，当升高的温度相同时，A的加热时间更长，说明A吸收的热量更多，故D正确；
故选AD．
4．铜的比热容是铅的3倍，质量相等的铜块和铅块，放出相同热量后互相接触．下列说法中正确的是（）
A.铜块一定向铅块传热
B.铅块不可能向铜块传热
C.铜块可能会向铅块传热
D.铅块和铜块之间一定有热传递
【答案】C
【解析】由
得：
，质量相同的铜块和铝块，吸收相同热量后，由于铜的比热容是铅的3倍，故铅块升高的温度是铜块升高的温度的3倍，但铜块和铅块的初始温度皆未知，故它们的末温度有三种可能：
（1）铜块温度高于铝块温度，相互接触后铜块向铝块传热；
（2）铜块与铝块温度相同，相互接触后没有热传递；（3）铜块温度低于铝块温度，相互接触后，铝块向铜块传热。
故A、B、D选项不正确；C选项正确。
答案：
C
考点：
比热容定义式变式应用；热传递
12．1kg、20℃的水吸收4.2×105J的热量后，它的温度在下列给出的四个温度中：
①80℃；②100℃；③120℃；④130℃，最多有几个可能的温度（）
A.1B.2C.3D.4
【答案】C
【解析】由
可得,水应升高的温度:
水的最高末温:
因为水沸腾时温度达到沸点,继续吸热但温度不变,
所以水吸收热量从20℃升高,温度达到沸点后,不再升高,
因为水表面的气压不知道,水的沸点不确定,
所以水的末温可能是80℃、100℃、120℃,不可能为130℃;所以C选项是正确的.
所以C选项是正确的.
5．如图1所示，规格相同的容器装了相同质量的纯净水，用不同加热器加热，忽略散热，得到如图2所示的水温与加热时间的图线，则（）
A.乙中温度计示数为32℃
B.甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同
C.吸收相同的热量，甲杯的水升温比乙杯的多
D.加热相同时间，两杯水吸收的热量相同
【答案】B
【解析】分析：
（1）使用温度计测量液体温度时，先要弄清楚温度计的量程和分度值，读数时视线与液柱最高处所对刻度相垂直，并注意区分温度是零上还是零下；
（2）根据
分析甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量的关系。
（3）根据
分析吸收相同的热量，两杯水温度的变化；
（4）由题知，用不同的热源加热，在相同的时间内加热器放出的热量不同，说明在相同的时间内吸收的热量不同。
解答：
A、由图知：
温度计上10℃之间有10个小格，所以一个小格代表的温度是1℃，即此温度计的分度值为1℃；“40”在“30”的上方，液柱最高处在两者之间，所以显示的温度高于0℃，为37℃，故A错误；
B、根据图2可知，甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同，根据
可知，两杯水的质量相同，所以吸收的热量相同，故B正确。
C、两杯中水的质量相同，根据
可知，吸收相同的热量，两杯水升高的温度相同，故C错误；
D、实验中，用不同加热器加热，相同时间内，加热器放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故D错误；
故选：
B。
课堂小结
1.比热容的概念，比热容是物质的一种特性。
2.用比热容解释简单的自然现象。
会进行简单的吸热计算。
4.热机的工作原理。
5.汽油机的构造和工作过程。
6.柴油机的构造和工作过程。
课后作业
基础
1．冬天,我们常用热水袋取暖,这主要是因为水具有（ ）
A.较多的热量B.较大的比热容
C.较高的温度D.较大的密度
【答案】B
【解析】因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以用热水袋取暖。
故选B.
2．下列关于热现象的说法中，正确的是（）
A.冬天，嘴里呼出“白气”属于汽化现象
B.水凝固过程中，温度不变，内能增大
C.扩散现象的发生是由于分子间有相互作用力
D.汽油机飞轮转速是3600r/min，则在1s内汽油机内能转化为机械能30次
【答案】D
【解析】A.冬天，嘴里呼出“白气”是水蒸气遇冷液化而形成的，即液化现象，故A错误；
B.水凝固过程中放出热量，所以温度不变，内能是减小的，故B错误；
C.扩散现象的发生是由于分子不停的运动，且分子间存在间隙，故C错误；
D.汽油机飞轮转速是3600r/min，即60r/s，由于飞轮转动两周为一个工作循环，四个冲程，做功一次，所以在1s内汽油机内能转化为机械能30次，故D正确。
故选D。
3．如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.该冲程是内能转化为机械能的过程
B.该图表示汽油机的压缩冲程．该冲程是将汽油和空气的混合物进行压缩
C.该冲程中汽缸内气体温度升高，分子运动剧烈程度加剧
D.该冲程中主要是通过做功的方式改变汽缸内物质的内能
【答案】A
【解析】A、图中，汽油机两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此机械能转化为内能，故A错误；B、汽油机在吸气冲程中吸进汽油和空气的混合物，所以在压缩冲程中是将汽油和空气的混合物进行压缩压缩，故B正确；C、压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，分子热运动变剧烈，故C正确；D、压缩冲程压缩气体做功，所以是通过做功的方式改变物体的内能，故D正确．故选A．
4．如图所示是演示点火爆炸现象的装置，按动电火花发生器的按钮后盒盖被冲出，在盒盖被冲出的过程中，下列说法正确的是
A．酒精燃烧产生的燃气对盒盖做功，燃气的内能增大
B．燃气的内能转化为盒盖的机械能
C．能量的转化形式与热机压缩冲程相同
D．盒盖的机械能保持不变
【答案】B
【解析】
试题分析：
点火爆炸现象中，在盒盖被冲出前酒精燃烧，化学能转化为内能；在盒盖被冲出的过程中，燃气的内能转化为盒盖的机械能，与热机做功冲程相同。
故选B
5．从《理化考试手册》提供的物质比热容信息中知道水的比热容是4.2×103J／（kg℃）.关于水的比热容，以下说法正确的是（）
A.1kg水在l℃时的热量是4.2×103J
B.1kg水每升高1℃放出的热量是4.2×103J
C.1kg水每升高1℃吸收的热量是4.2×103J
D.1kg水每降低1℃吸收的热量是4.2×103J
【答案】C
【解析】水的比热容是4.2×103J／（kg℃）.，表示的意义是：
质量是1kg的水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4200J．
故选C．
巩固
1．将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后，放到表面平整的石蜡上。
经过一定时间后，观察到的现象如图所示，则三块金属的比热容（）
A.甲最大B.乙最大
C.丙最大D.一样大
【答案】C
【解析】金属块丙下方的石蜡熔化快，说明金属块丙放出的热量多，甲、乙、丙的初温、末温都是相等的，温度变化值就是相同的，根据公式
可知：
甲、乙、丙三个金属块的质量、温度的变化值是相等的，金属块丙放出的热量多，所以金属块丙的比热容比较大．
故选：
C．
2
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