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比热容的定义以及单位换算

编辑:金沙官网        发布日期:2018-04-09        点击量:1028

比热容(specific heat capacity)又称比热容量,简称比热(specific heat),是单位质量物质的热容量,即使单位质量物体改变单位温度时的吸取或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。

比热容的定义以及单位换算

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/m⊿t)

ΔE为吸取的热量,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(大家生活中常用℃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⊿T)。

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所吸取或放出的能量。

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吸取或放出的内能。

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所吸取或放出的热量。


单位

比热容的单位是复合单位。

在国际单位制中,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


计算

设有一质量为m的物体,在某一过程中吸取(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,吸取(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。)

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