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比熱容 |
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比熱容(specific heat capacity)又稱比熱容量，簡稱比熱(specific heat)，是單位質量物質的熱容量，即是單位質量物體改變單位溫度時的吸收或釋放的內能。比熱容是表示物質熱性質的物理量。通常用符號c表示。 定義 比熱容測試儀 一定質量的某種物質，溫度升高1度所吸收的熱量，叫做這種物質的比熱容，用符號c表示。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文（J /(kg·K) 或J /(kg·℃)，J是指焦耳，K是指熱力學溫標，與攝氏度℃相等），即令1千克的物質的溫度上升（或下降）1攝氏度所需的能量。根據此定理，最基本便可得出以下公式：Q=cmΔT Q為吸收的熱量；m是物體的質量，⊿T是吸熱（放熱）後溫度所上升（下降）值，初中的教材裡把⊿T寫成⊿t，其實這是很不規範的（我們生活中常用℃作為溫度的單位，很少用K，而且⊿T=⊿t，因此中學階段都用⊿t，但國際上或者更高等的科學領域，還是使用⊿T）。 物質的比熱容與所進行的過程有關。在工程應用上常用的有定壓比熱容Cp、定容比熱容Cv和飽和狀態比熱容三種。 定壓比熱容Cp：是單位質量的物質在壓力不變的條件下，溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。 定容比熱容Cv：是單位質量的物質在容積（體積）不變的條件下，溫度升高或下降1℃或1K吸收或放出的內能。 飽和狀態比熱容：是單位質量的物質在某飽和狀態時，溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的熱量。 單位 比熱容的單位是複合單位。 在國際單位制中，能量、功、熱量的主單位統一為焦耳，溫度的主單位是開爾文，因此比熱容的國際單位為J/(kg·K)，讀作“焦[耳]每千克開[爾文]”。 （[]內的字可以省略。） 常用單位：J/(kg·℃）、J/(g·℃）、kJ/(kg·℃）、cal/(kg·℃）、kcal/(kg·℃）等。注意攝氏度和開爾文僅在溫標表示上有所區別，在表示溫差的量值意義上等價，因此這些單位中的℃和K可以任意互相替換。例如“焦每千克攝氏度”和“焦每千克開”是等價的。 比熱容表示物體吸熱（或散熱）能力的物理量 計算 設有一質量為m的物體，在某一過程中吸收（或放出）熱量ΔQ時，溫度升高（或降低）ΔT，則ΔQ/ΔT稱為物體在此過程中的熱容量（簡稱熱容），用C表示，即C=ΔQ/ΔT。用熱容除以質量，即得比熱容c=C/m=ΔQ/mΔT。對於微小過程的熱容和比熱容，分別有C=dQ/dT，c=1/m*dQ/dT。因此，在物體溫度由T1變化到T2的有限過程中，吸收（或放出）的熱量Q=∫（T2,T1）CdT=m∫（T2,T1）cdT。 一般情況下，熱容與比熱容均為溫度的函數，但在溫度變化範圍不太大時，可近似地看為常量。於是有Q=C(T2-T1）=mc(T2-T1）。如令溫度改變量ΔT=T2-T1，則有Q=cmΔT。這是中學中用比熱容來計算熱量的基本公式。 在英文中，比熱容被稱為：Specific Heat Capacity(SHC）。 用比熱容計算熱能的公式為：能量=質量×比熱×溫度變化 可簡寫為：Energy=SHC×Mass×Temp Ch，Q=cmΔT。 與比熱相關的熱量計算公式：Q=cmΔT 即Q吸（放）=cm(T初-T末） 其中c為比熱，m為質量，Q為能量熱量。吸熱時為Q=cmΔT升（用實際升高溫度減物體初溫），放熱時為Q=cmΔT降（用實際初溫減降後溫度）。或者Q=cmΔT=cm(T末-T初），Q>0時為吸熱，Q<0時為放熱。 （涉及到物態變化時的熱量計算不能直接用Q=cmΔT，因為不同物質的比熱容一般不同，發生物態變化後，物質的比熱容變化了。） 歷史 最初是在18世紀，蘇格蘭的物理學家兼化學家J.布萊克發現質量相同的不同物質，上升到相同溫度所需的熱量不同，而提出了比熱容的概念。幾乎任何物質皆可測量比熱容，如化學元素、化合物、合金、溶液，以及復合材料。 歷史上，曾以水的比熱來定義熱量，將1克水升高1度所需的熱量定義為1卡路里。 混合物 加權平均計算： c=ΣC/ΣM=(m1c1 m2c2 m3c3 …）/(m1 m2 m3 …）。 氣體 |
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