2020-06-27 09:56:54

比热容 免费编辑 添加义项名

B 添加义项
?
义项指多义词的不同概念,如李娜的义项:网球运动员、歌手等;非诚勿扰的义项:冯小刚执导电影、江苏卫视交友节目等。 查看详细规范>>
所属类别 :
其他人物相关
其他人物相关
编辑分类

比热容,读音为bǐ rè róng,英文为Specific Heat Capacity(简称SHC),是指没有相变化和化学变化时,1kg均相物质温度升高1K所需的热量。 利用比热容的概念可以类推出表示1mol物质升高1K所需的热量的摩尔热容。而在等压条件下的摩尔热容Cp称为定压摩尔热容。在等容条件下的摩尔热容Cv称为定容摩尔热容。通常将定压摩尔热容与温度的关系,关联成多项式。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。

5
本词条 无参考资料, 欢迎各位 编辑词条,额外获取5个金币。

基本信息

  • 中文名

    比热容

  • 外文名

    specific heat capacity

  • 简称

    比热

  • 单位

    焦耳每千克摄氏度 [J/kg·°C]

  • 符号

    c

  • 公式

    c=Q/(m·Δt)

  • 变式一

    Q=cmΔT

  • 变式二

    △T=Q/(mc)

折叠 编辑本段 定义

比热容测试仪比热容测试仪

比热容测试仪

比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克摄氏度(J /(kg·K) 或 J /(kg·℃),J是指焦耳,K是指热力学温标,与摄氏度℃相等),即令1千克的物质的温度上升(或下降)1摄氏度所需的能量。根据此定理,最基本便可得出以下公式:

c=ΔE/mΔT(T末-T初)(中学教科书上是c=Q/mΔt)

ΔE为吸收的热量,中学的教科书里为Q;m是物体的质量,⊿T是吸热(放热)后温度所上升(下降)值,初中的教材里把ΔT写成Δt,其实这是很不规范的(我们生活中常用℃作为温度的单位,很少用K,而且ΔT=Δt因此中学阶段都用⊿t,但国际上或者更高等的科学领域,还是使用ΔT)。

物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。

定压比热容Cp:是单位质量的物质在压力不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。

定容比热容Cv:是单位质量的物质在容积(体积)不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能。

饱和状态比热容:是单位质量的物质在某饱和状态时,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。

折叠 编辑本段 单位

比热容的单位是复合单位。

国际单位制中,能量、功、热量的主单位统一为焦耳温度的主单位是开尔文,因此比热容的国际单位为J/(kg·K),读作"焦[耳]每千克开[尔文]"。([]内的字可以省略。)

常用单位:J/(kg·℃)、J/(g·℃)、kJ/(kg·℃)、cal/(kg·℃)、kcal/(kg·℃)等。注意摄氏度和开尔文仅在温标表示上有所区别,在表示温差的量值意义上等价,因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如"焦每千克摄氏度"和"焦每千克开"是等价的。

比热容表示物体吸热(或散热)能力的物理量

折叠 编辑本段 计算

设有一质量为m的物体,在某一过程中吸收(或放出)热量ΔQ时,温度升高(或降低)ΔT,则ΔQ/ΔT称为物体在此过程中的热容量(简称热容),用C表示,即C=ΔQ/ΔT。用热容除以质量,即得比热容c=C/m=ΔQ/mΔT。对于微小过程的热容和比热容,分别有C=dQ/dT,c=1/m*dQ/dT。因此,在物体温度由T1变化到T2的有限过程中,吸收(或放出)的热量Q=∫(T2,T1)CdT=m∫(T2,T1)cdT。

一般情况下,热容与比热容均为温度的函数,但在温度变化范围不太大时,可近似地看为常量。于是有Q=C(T2-T1)=mc(T2-T1)。如令温度改变量ΔT=T2-T1,则有Q=cmΔT。这是中学中用比热容来计算热量的基本公式。

在英文中,比热容被称为:Specific Heat Capacity(SHC)。

用比热容计算热能的公式为:Energy=Mass×Specific Heat Capacity×Temperature change

可简写为:Energy=SHC×Mass×Temp Ch,Q=cmΔT

与比热相关的热量计算公式:Q=cmΔT 即Q吸(放)=cm(T初-T末) 其中c为比热,m为质量,Q为能量热量。吸热时为Q=cmΔT升(用实际升高温度减物体初温),放热时为Q=cmΔT降(用实际初温减降后温度)。或者Q=cmΔT=cm(T末-T初),Q>0时为吸热,Q<0时为放热。

(涉及到物态变化时的热量计算不能直接用Q=cmΔT,因为不同物质的比热容一般不同,发生物态变化后,物质的比热容变化了。)

折叠 编辑本段 历史

最初是在18世纪,苏格兰的物理学家兼化学家J.布莱克发现质量相同的不同物质,上升到相同温度所需的热量不同,而提出了比热容的概念。几乎任何物质皆可测量比热容,如化学元素、化合物合金溶液,以及复合材料。

历史上,曾以水的比热来定义热量,将1克水升高1度所需的热量定义为1卡路里。

混合物的比热容

加权平均计算:

c=ΣC/ΣM=(m1c1+m2c2+m3c3+…)/(m1+m2+m3+…)。

气体的比热容

定义:

Cp 定压比热容:压强不变,温度随体积改变时的热容,Cp=dH/dT,H为焓。

Cv 定容比热容:体积不变,温度随压强改变时的热容,Cv=dU/dT,U为内能。

则当气体温度为T,压强为P时,提供热量dQ时气体的比热容:

Cp*m*dT=Cv*m*dT+PdV;

其中dT为温度改变量,dV为体积改变量。

理想气体的比热容:

对于有f 个自由度的气体的定容比热容和摩尔比热容是:

Cv,m=R*f/2

Cv=Rs*f/2

R=8.314J/(mol·K)

迈耶公式:Cp=Cv+R

比热容比:γ=Cp/Cv

多方比热容:Cn=Cv-R/(n-1)=Cv*(γ-n)/(1-n)

对于固体和液体,均可以用比定压热容Cp来测量其比热容,即:C=Cp (用定义的方法测量 C=dQ/mdT)。

Dulong-Petit 规律:

金属比热容有一个简单的规律,即在一定温度范围内,所有金属都有一固定的摩尔热容:

Cp≈25J/(mol·K)

所以

cp=25/M,

其中M为摩尔质量,比热容单位J/(kg·K)。

注:当温度远低于200K时 关系不再成立,因为对于T趋于0,C也将趋于0。

折叠 编辑本段 应用

水的比热容较大,在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。这个应用主要考虑两个方面,第一是一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不大,有利于调节气候;第二是一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖。

一、调节气候

水的比热容较大,对于气候的变化有显著的影响。在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化小一些,水的这个特征对气候影响很大,白天沿海地区比内陆地区温升慢,夜晚沿海温度降低少,为此一天中沿海地区温度变化小,内陆温度变化大,一年之中夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。海陆风的形成原因与之类似。

1.对气温的影响

据新华社消息,三峡水库蓄水后,这个世界上最大的人工湖将成为一个天然"空调",使山城重庆的气候冬暖夏凉。据估计,夏天气温可能会因此下降5℃,冬天气温可能会上升3到4℃。

2.热岛效应的缓解

晴朗无风的夏日,海岛上的地面气温,高于周围海上气温,并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流,这是海洋热岛效应的表现。近年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,在温度的空间分布上, 城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应。在缓解热岛效应方面,专家测算,一个中型城市环城绿化带树苗长成浓荫后,绿化带常年涵养水源相当于一座容积为1.14×10m的中型水库,由于水的比热容大,能使城区夏季高温下降1℃以上,有效缓解日益严重的"热岛效应"。

水库的建立,水的增加,而水的比热容大,在同样受冷受热时温度变化较小,从而使夏天的温度不会升得比过去高,冬天的温度不会下降的比过去低,使温度保持相对稳定,从而水库成为一个巨大的"天然空调"。

二、冷却或取暖

1.水冷系统的应用

人们很早就开始用水来冷却发热的机器,在电脑CPU散热中可以利用散热片与CPU核心接触,使CPU产生的热量通过热传导的方式传输到散热片上,然后利用风扇将散发到空气中的热量带走。但水的比热容远远大于空气,因此可以用水代替空气作为散热介质,通过水泵将内能增加的水带走,组成水冷系统。这样CPU产生的热量传输到水中后水的温度不会明显上升,散热性能优于上述直接利用空气和风扇的系统。

热机(例如汽车的发动机,发电厂的发电机等)的冷却系统也用和水做为冷却液,也是利用了水的比热容大这一特性。

2.农业生产上的应用

水稻是喜温作物,在每年三四月份育苗的时候,为了防止霜冻,农民普遍采用"浅水勤灌"的方法,即傍晚在秧田里灌一些水过夜,第二天太阳升起的时候,再把秧田中的水放掉。根据水的比热容大的特性,在夜晚降温时,使秧苗的温度变化不大,对秧苗起了保温作用。

3.热水取暖

冬季供热用的散热器、暖水袋。

4.其他

诸如在炎热的夏天古代皇室用流水从屋顶上流下,起了防暑降温作用;夏威夷是太平洋深处的一个岛,那里气候宜人,是旅游度假的圣地,除了景色诱人之外,还有一个主要原因就是冬暖夏凉。

其它信息参见词条定压比热容、定容比热容。

折叠 编辑本段 常见物质

单位质量的某种物质,温度降低1度放出的热量,与它温度升高一度吸收的热量相等,数值上也等于它的比热容。

物质

化学符号

模型

相态

比热容量(基本) J/(kg·℃)

比热容量(25℃)J/(kg·K)

H

2

14000

14300

He151905193.2

NH3

4

2055

2050

Ne

1

1030

1030.1

Li

1

3580

3582

乙醇

C2H5OH

9

2460

2440

汽油

2200

2220

石蜡

CnH2n+2

62至122

2200

2500

甲烷

CH4

5

2160

2156

2000

2000

软木塞

2000

2000

乙烷

C2H6

8

1730

1729

尼龙

1700

1720

乙炔

C2H2

4

1500

1511

聚苯乙烯

CH2

3

1300

1300

硫化氢

H2S

3

1100

1105

N

2

1040

1042

空气(室温)

1030

1012

空气(海平面、干燥、0℃)

1005

1035

O

2

920

918

二氧化碳

CO2

3

840

839

一氧化碳

CO

2

1040

1042

Al

1

900

897

石绵

840

847

陶瓷

840

837

F

2

820

823.9

750

750

石墨

C

1

720

710

四氟甲烷

CF4

5

660

659.1

二氧化硫

SO2

3

600

620

玻璃

600

84

Cl2

2

520

520

钻石

C

1

502

509.1

450

450

Fe

1

450

444

黄铜

Cu,Zn

380

377

Cu

1

385

386

Ag

1

235

233

Hg

1

139

140

Pt

1

135

135

Au

1

129

126

Pb

1

125

128

水蒸气(水)

H2O

3

1850

1850

H2O

3

4200

4186

冰(水)

H2O

3

2060

2050 (-10℃)

理论上说,常见液体和固体物质中,水的比热容最大

对上表中数值的解释:

⑴比热此表中单位为 kJ/(kg·℃)/ J/(kg·℃),两单位为千进制1kJ/(kg·℃)/=1*10&sup3;J/(kg·℃)

⑵水的比热较大,金属的比热更小一些

⑶c铝>c铁>c钢>c铅 (c铅<c铁<c钢<c铝)。

补充说明:

⒈不同的物质有不同的比热容,比热容是物质的一种特性,因此,可以用比热容的不同来(粗略地)鉴别不同的物质(注意有部分物质比热相当接近)

同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。如一杯水与一桶水,它们的比热容相同。

对同一物质,比热值与物态有关,同一物质在同一状态下的比热是一定的(忽略温度对比热容的影响),但在不同的状态时,比热容是不相同的。例如水的比热与冰的比热容不同。

温度改变时,比热容也有很小的变化,但一般情况下可以忽略。比热容表中所给的比热数值是这些物质在常温下的平均值。

⒌气体的比热容和气体的热膨胀有密切关系,在体积恒定与压强恒定时不同,故有定容比热容和定压比热容两个概念。但对固体和液体,二者差别很小,一般就不再加以区分。

常见气体的比热容

(单位:kJ/(kg·K))

Cp Cv

氧气0.909 0.649

氢气14.05 9.934

水蒸气1.842 1.381

氮气1.038 0.741

阅读全文

物理名词

热点资讯

我的关注