比热容的定义 什么叫比热容
来源:择校网 时间:2025-01-08 08:35:28
一、什么叫比热容
一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。
上述逆过程也是成立的。即,一定质量的某种物质,在温度降低时放出的热量与它的质量和降低的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。
比热容的定义式:c=Q/(m△t);上述公式中,Q为热量,c比热容,m为物体的质量,△t为温度差。
比热容的单位是:焦每千克摄氏度,符号是J/(kg℃)。
比热容的定义式:c=Q/(m△t);可推导得到m= Q/c△t;Q=cm△t=cm(t1-t0)。
3、实验:比较不同物质吸热的情况
相同规格的电加热器、玻璃杯、温度计。加热质量相同的水和食用油,使两种物质升高相同的温度,比较他们吸收热量的多少。
结论:不同物质,在质量相等、升高温度相同时,吸收的热量不同。
二、什么是比热容,什么是比热
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。
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”
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量
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,
c=ΣC/ΣM=(m1c1 m2c2 m3c3 …)/(m1 m2 m3 …)。
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:
其中dT为温度改变量,dV为体积改变量。
对于有f个自由度的气体的定容比热容和摩尔比热容是:
对于固体和液体,均可以用比定压热容Cp来测量其比热容。
(即用定义的方法测量 C=dQ/mdT)
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:
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”)
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”)
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
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。
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”。
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
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。
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。
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?
三、比热容的定义是什么
1、比热容,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。
2、一定质量的物质,在温度升高时,所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比,称做这种物质的比热容(比热),用符号c表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J/(kg·K) ]或焦耳每千克每摄氏度[J/(kg·℃)]。J是指焦耳,K是指热力学温标,即令1千克的物质的温度上升(或下降)1开尔文所需的能量。Q为吸收(或放出)的热量;m是物体的质量,ΔT是吸热(或放热)后温度的变化量。
3、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。
4、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,水的温度变化较小,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。当环境温度变化较快的时候,水的温度变化相对较慢。生物体内水的比例很高,有助于调节生物体自身的温度,以免温度变化太快对生物体造成严重损害。海陆风的形成原因与之类似。
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