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比熱容
姓施的瓦辛格
北京科技大學(xué) · 材料科學(xué)與工程博士
最近更新于2020.10.28 20:41 ,并經(jīng)過(guò)2位同行評(píng)審,查看全部3個(gè)編審記錄
冷卻法測(cè)量金屬的比熱容

比熱容,簡(jiǎn)稱(chēng)比熱,亦稱(chēng)比熱容量,是熱力學(xué)中常用的一個(gè)物理量,它指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高或下降單位溫度所吸收或放出的熱量。比熱容越大,物體的吸熱或散熱能力越強(qiáng)。

中文名
比熱容展開(kāi)
英文名
Specific heat capacity展開(kāi)
簡(jiǎn)稱(chēng)
比熱展開(kāi)
單位
J/(kg?K)展開(kāi)
符號(hào)
c展開(kāi)
公式
c=Q/(m?ΔT)展開(kāi)

簡(jiǎn)介

比熱容(Specific Heat Capacity,符號(hào)c),簡(jiǎn)稱(chēng)比熱,亦稱(chēng)比熱容量,是熱力學(xué)中常用的一個(gè)物理量,表示物體吸熱或散熱能力。比熱容越大,物體的吸熱或散熱能力越強(qiáng)。它指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高或下降單位溫度所吸收或放出的熱量。其國(guó)際單位制中的單位是焦耳每千克開(kāi)爾文[J/( kg · K )],即令1 kg的物質(zhì)的溫度上升1開(kāi)爾文所需的能量。

物質(zhì)的比熱容越大,相同質(zhì)量和溫升時(shí),需要更多熱能。以水和油為例,水和油的比熱容分別約為4200 J/(kg·K)和2000 J/(kg·K),即把相同質(zhì)量的水加熱的熱能比油多出約一倍。若以相同的熱能分別把相同質(zhì)量的水和油加熱的話(huà),油的溫升將比水的溫升大。

歷史

提出比熱容的科學(xué)家約瑟夫·布拉克
最初是在18世紀(jì),蘇格蘭的物理學(xué)家兼化學(xué)家約瑟夫·布拉克(Joseph Black)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量相同的不同物質(zhì),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(zhì)皆可測(cè)量比熱容,如化學(xué)元素、化合物、合金、溶液以及復(fù)合材料。

歷史上,曾以水的比熱來(lái)定義熱量,將1克水升高1度所需的熱量定義為1卡路里。

定義及公式

比熱容是指某物質(zhì)加熱所需的熱能,此定理最基本便可得出:

其中,C為比熱容,Q指所需的熱能,m是指質(zhì)量,  是指溫差。

物質(zhì)的比熱與所進(jìn)行的過(guò)程有關(guān)。在工程應(yīng)用上常用的包括:定壓比熱容  、定容比熱容  和飽和狀態(tài)比熱容三種。

  • 定壓比熱容     :是單位質(zhì)量的物質(zhì)在壓力不變的條件下,溫度升高或下降1 ℃或1 K所吸收或放出的能量。

  • 定容比熱容     :是單位質(zhì)量的物質(zhì)在容積(體積)不變的條件下,溫度升高或下降1 ℃或1 K吸收或放出的內(nèi)能。

  • 飽和狀態(tài)比熱容:是單位質(zhì)量的物質(zhì)在某飽和狀態(tài)時(shí),溫度升高或下降1 ℃或1 K所吸收或放出的熱量。

應(yīng)用

水的比熱容較大,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有廣泛的應(yīng)用。這個(gè)應(yīng)用主要考慮兩個(gè)方面,第一是一定質(zhì)量的水吸收(或放出)很多的熱而自身的溫度卻變化不大,有利于調(diào)節(jié)氣候;第二是一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定溫度吸熱(或放熱)很多,有利于用水作冷卻劑或取暖。

調(diào)節(jié)氣候

水庫(kù)調(diào)節(jié)氣候
水的比熱容較大,對(duì)于氣候的變化有顯著的影響。在同樣受熱或冷卻的情況下,水的溫度變化較小,水的這個(gè)特征對(duì)氣候影響很大,白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫升慢,夜晚沿海溫度降低少,為此一天中沿海地區(qū)溫度變化小,內(nèi)陸溫度變化大,一年之中夏季內(nèi)陸比沿海炎熱,冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。當(dāng)環(huán)境溫度變化較快的時(shí)候,水的溫度變化相對(duì)較慢。生物體內(nèi)水的比例很高,有助于調(diào)節(jié)生物體自身的溫度,以免溫度變化太快對(duì)生物體造成嚴(yán)重?fù)p害。海陸風(fēng)的形成原因與之類(lèi)似。

冷卻或取暖

水冷機(jī)箱
暖氣片
人們很早就開(kāi)始用水來(lái)冷卻發(fā)熱的機(jī)器,在電腦CPU散熱中可以利用散熱片與CPU核心接觸,使CPU產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳輸?shù)缴崞?,然后利用風(fēng)扇將散發(fā)到空氣中的熱量帶走。但水的比熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣,因此可以用水代替空氣作為散熱介質(zhì),通過(guò)水泵將內(nèi)能增加的水帶走,組成水冷系統(tǒng)。這樣CPU產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)剿泻笏臏囟炔粫?huì)明顯上升,散熱性能優(yōu)于上述直接利用空氣和風(fēng)扇的系統(tǒng)。

第一次世界大戰(zhàn)和第二次世界大戰(zhàn)當(dāng)中,一些武器使用的是水冷式槍管;一些戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)的引擎使用的是水冷式引擎。

我國(guó)北方樓房中的“暖氣”用水作為介質(zhì),把燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量帶到房屋中取暖。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

三亞水稻國(guó)家公園
水稻是一種喜溫的農(nóng)作物,在每年三四月份育苗的時(shí)候,在比較寒冷地區(qū)農(nóng)民為了防止結(jié)霜之類(lèi)的現(xiàn)象,農(nóng)民普遍采用“淺水勤灌”的方法,就是傍晚在秧田里灌一些水過(guò)夜,第二天太陽(yáng)升起的時(shí)候,再把秧田中的水放掉。根據(jù)水的比熱較大的特性,在夜晚降溫時(shí),使秧苗的溫度變化不大,對(duì)秧苗起了保溫及保護(hù)的作用。

建筑居住

在炎熱的夏天古人將水從房屋的頂部倒下,使水往下流,起了防暑降溫作用。

推薦文獻(xiàn)

推薦文獻(xiàn)是由專(zhuān)業(yè)科研人員整理的有價(jià)值文獻(xiàn),可能未被正文引用
  • [1]

    大倫.熱力學(xué)實(shí)用無(wú)機(jī)物熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊(cè).冶金工業(yè)出版社,1981:

  • [2]

    梁英教, 車(chē)蔭昌.無(wú)機(jī)物熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊(cè).沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,1993:

突出貢獻(xiàn)者
突出貢獻(xiàn)者是經(jīng)過(guò)搜狗科學(xué)百科領(lǐng)域評(píng)審團(tuán)共同評(píng)選出來(lái)的,對(duì)詞條做過(guò)突出貢獻(xiàn)的編輯者
姓施的瓦辛格
創(chuàng)建詞條
北京科技大學(xué)
材料科學(xué)與工程博士
任元
審核詞條
復(fù)旦大學(xué)
化學(xué)博士
四個(gè)二帶倆王
審核詞條
北京大學(xué)
生物學(xué)
同學(xué)科詞條
活度系數(shù)
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相圖
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化學(xué)熱力學(xué)未編寫(xiě)
當(dāng)前詞條僅創(chuàng)建,未編寫(xiě)
提議收錄
拉烏爾定律
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