神马作文网有关比热容的所有问题,
来源：学生作业帮 编辑：神马作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/12 06:07:17
有关比热容的所有问题,
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收或释放的内能.比热容是表示物质热性质的物理量.通常用符号c表示.
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℃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℃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.
在中学范围内,简单（不严格）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 比热的单位是复合单位.
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,因此比热容的主单位为J/(kg·K),读作“焦[耳]每千克开”.（[]内的字可以省略.）
常用单位：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.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×Temperature change
可简写为：Energy=Mass×SHC×Temp Ch,Q=mcΔt.
与比热相关的热量计算公式：Q=cmΔt 即Q吸（放）=cm(t-t1) 其中c为比热,m为质量,t为末温,t1为初温,Q为能量. 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.）
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.
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 （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.
比热表：常见物质的比热容
物质 比热容c
水 4.2
冰 2.1
酒精 2.1
煤油 2.1
蓖麻油 1.8
橡胶 1.7
砂石 0.92
干泥土 0.84
玻璃 0.67
铝 0.88
钢铁 0.46
铜 0.39
汞 0.14
铅 0.13
对上表中数值的解释：
(1)比热此表中单位为kJ/(kg·K)；
(2)水的比热较大,金属的比热更小一些；
(3)c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,比热是物质的一种特性,因此,可以用比热的不同来（粗略地）鉴别不同的物质（注意有部分物质比热相当接近）；
⒉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,它们的比热相同；
⒊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（忽略温度对比热的影响）,但在不同的状态时,比热是不相同的.例如水的比热与冰的比热不同.
⒋在温度改变时,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
水蒸汽 1.842 1.381
氮气 1.038 0.741
水的比热容较大这一性质的应用
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
水的比热较大,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“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、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.
目录 首页 底部
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℃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℃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.
在中学范围内,简单（不严格）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 比热的单位是复合单位.
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,因此比热容的主单位为J/(kg·K),读作“焦[耳]每千克开”.（[]内的字可以省略.）
常用单位：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.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×Temperature change
可简写为：Energy=Mass×SHC×Temp Ch,Q=mcΔt.
与比热相关的热量计算公式：Q=cmΔt 即Q吸（放）=cm(t-t1) 其中c为比热,m为质量,t为末温,t1为初温,Q为能量. 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.）
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.
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 （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.
比热表：常见物质的比热容
物质 比热容c
水 4.2
冰 2.1
酒精 2.1
煤油 2.1
蓖麻油 1.8
橡胶 1.7
砂石 0.92
干泥土 0.84
玻璃 0.67
铝 0.88
钢铁 0.46
铜 0.39
汞 0.14
铅 0.13
对上表中数值的解释：
(1)比热此表中单位为kJ/(kg·K)；
(2)水的比热较大,金属的比热更小一些；
(3)c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,比热是物质的一种特性,因此,可以用比热的不同来（粗略地）鉴别不同的物质（注意有部分物质比热相当接近）；
⒉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,它们的比热相同；
⒊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（忽略温度对比热的影响）,但在不同的状态时,比热是不相同的.例如水的比热与冰的比热不同.
⒋在温度改变时,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
水蒸汽 1.842 1.381
氮气 1.038 0.741
水的比热容较大这一性质的应用
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
水的比热较大,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“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、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.
目录 首页 底部