Question

物体的比热容是指什么?

Answer 1

比热容(specific heat capacity)又称比热容量(specific heat)，简称比热容，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。通常用符号c表示。
　　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比压不变的条件下，温度升高或下降1摄氏度或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比容不变的条件下，温度升高或下降1摄氏度或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摄氏度或1K所吸收或放出的热量。
　　在中学范围内，简单的定义为：
　　　单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容。单位为J/（kg·℃）读作焦每千克摄氏度。比热容的单位也常写做J/(kg·K)，读作“焦耳每千克开”
　　
　　物理意义：
　　单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量
　　比热容是物质的一种特性：
　　虽然公式 C =Q/mΔt可用来计算物质的比热，但不能认为物质的比热与 Q 成正比,与 m 和Δt成反比.因为比热是物质的一种特性 , 它不随外界条件的变化而变化,只与物质的种类和物质的状态有关，可以用来鉴别物质,大部分物质的比热容不同，但有少部分除外，例如煤油和冰的比热容是相同的。同种物质在同种状态下比热是相同的。比热跟物体的质量、温度变化量和吸热( 或放热 )的多少无关 .但物质在状态变化时比热将随之变化 。比热容反映了物质吸热、放热的本领，常见的物质中，水的比热容最大。相关计算 　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：Sepcific Heat Capacity(SHC)。
　　用比热容计算热能的公式为：Energy=Mass×Specific Heat Capacity×Tempreture change
　　可简写为：Energy=Mass×SHC×Temp Ch，Q=mcΔt。(T又分为好多,比如Q是吸热,
　　T1-T2,如果Q是放热T2-T1).
　　混合物的比热容：
　　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。
　　Cv 定容比热容：体积不变，温度随压强改变时的热容。
　　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)
　　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
　　（即用定义的方法测量 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/(mol·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。
　　常见气体的比热容（单位：J/(kg*℃),焦/(千克*摄氏度)，读作“焦除以每千克摄氏度”）
　　Cp Cv
　　氧气 0.909， 0.649
　　氢气 14.05， 9.934
　　水蒸汽 1.842 ，1.381
　　氮气 1.038 ，0.741
　　常见物质的比热容（单位：J/(kg*℃),焦/(千克*摄氏度)，读作“焦每千克摄氏度”）
　　水：4200焦/(千克*摄氏度)，
　　铝：880焦/(千克*摄氏度)，
　　冰：2100焦/(千克*摄氏度)，
　　铜：390焦/(千克*摄氏度)，
　　煤油：2100焦/(千克*摄氏度)，
　　砂石：920焦/(千克*摄氏度)，
　　其它信息参见词条比热、定压比热容、定容比热容。
　　水的比热容 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多，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、利用水的比热容大来调节气候
　　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“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摄氏度，冬天气温可能会上升３到４摄氏度。
　　是什么原因导致重庆山城变得冬暖夏凉呢？原来，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”。
　　“朝穿皮袄午披纱，怀抱火炉吃西瓜”这是沙漠地区早晚气温反差较大的写照，而沿海地区气温却较稳定。这也正是因为水的比热容比干泥土的比热容大，在同样受热或冷却的情况下，沿海地区气温较稳定。
　　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”。
　　3．海陆风的形成
　　白天的时候，由于陆地的泥土比热容比海水的小，升温比海水快，形成空气的密度差，海面上的空气的密度高于陆地上的密度，陆地上热空气上升后海面上空气流过来补充，形成海风。而晚上的时候正好相反，形成陆风。海陆风不仅体现在一天而且体现在某个季节。
　　二、利用水的比热容大来冷却或取暖
　　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散热中我们利用散热片与CPU核心接触，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CPU产生的热量传输到水中后水的温度不会明显上升，然后再通过水泵将内能增加的水带走，这样的系统称为水冷系统。
　　我们熟悉的热机的冷却系统也用水做为冷却液，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
　　在冬天，人们往往用热水袋装热水后取暖，而不用热煤油取暖，这主要原因是什么？因水的比热容比煤油的大，相同质量的水和煤油，温度降低相同的度数时，水放出的热量比煤油的多，因此选热水取暖。
　　水的比热容大这一特性还有许多的应用，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；夏威夷是太平洋深圳处的一个岛，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。你能解释这些现象吗？