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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。
根据以上公式,可以定性分析和定量计算。
俗话说的比热是比热容吧?那定压比热和定容比热对于氯化锂溶液来说是一样的么?
氯化锂溶液的比热容怎么求啊?还是能查到固定值?与氯化锂溶液的浓度有关系么?与温度有关系么?
氯化锂溶液的热扩散系数能知道么?动力粘度呢?
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比热容(Specific Heat Capacity)是指没有相变化和化学变化时,一定量均相物质温度升高1K所需的热量。如果是1mol物质,则所需热量即为摩尔热容。在等压条件下的摩尔热容C
称为定压摩尔热容。在等容条件下的摩尔热容Cv称为定容摩尔热容。通常将定压摩尔热容与温度的关系,关联成多项式。
中常用的一个物理量,表示物体吸热或散热能力。比热容越大,物体的吸热或散热能力越强。它指
。其国际单位制中的单位是
[J/( kg · K )],即令1KG的物质的温度上升1开尔文所需的能量。根据此定理,最基本便可得出以下公式:
物质的比热容越大,相同质量和温升时,需要更多
多出约一倍。若以相同的
只与高温热源和低温热源的温度有关,而与工作物质(工质)或工作路径等其它因素无关
和统计物理中的重要参数之一。一般所说的
便是对应-273.15摄氏度。
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
,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。根据此定理,便可得出以下公式:
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,初中的教材里把ΔT写成Δt,其实这是不
的(我们生活中常用℃作为温度的单位,很少用K,而且ΔT=Δt,因此中学阶段都用Δt,但国际或更高等的科学领域仍用ΔT)。
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
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
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容积(体积)不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的能量。
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。
比热容的单位是复合单位。
,因此比热容的国际单位为
开[尔文]”。国际单位或为
,读作“焦[耳]每千克摄氏度([]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“
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
(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
。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。
用比热容计算热能的公式为:能量=质量×比热×温度变化
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。
比热容的计算公式一般为
(△t:物体变化温度,即t-t0)
这是用来计算物体温度升高时的公式。若物体降低时,则是用物体的初温度减去末温度。即。
比热容的计算公式也写作
在实验过程中,液态水的定压比热容经常会被用来计算吸收或放出的热量,水作为最常见的物质,它的比热数据较易获得,当实验要求精度不高时,可近似认为常压下水的定压比热为4.2kJ/KG.K,
下面给出在不同压力,不同温度下的液态水的定压比热容Cp的数据 (单位:KJ/(KG.K))
0 |
单位质量的某种物质,温度降低1度放出的热量,与它温度升高一度吸收的热量相等,数值上也等于它的比热容。
比热容量(基本) J/(kg·℃) |
---|
空气(海平面、干燥、0℃) |
理论上说,常见液体和固体物质中,水的比热容最大
⑵水的比热较大,金属的比热更小一些
⒈不同的物质有不同的比热容,比热容是物质的一种特性,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。
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
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
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。
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。
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。
蓄水后,这个世界上最大的人工湖将成为一个天然“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℃。
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。水的比热容是沙石的4倍多。质量相同的水和沙石,要使它们上升同样的温度,水会吸收更多的热量;如果吸收或放出的热量相同,水的温度变化比沙石小得多。夏天,阳光照在海上,尽管海水吸收了许多热量,但是由于它的比热容较大,所以海水的温度变化并不大,海边的气温变化也不会很大。而在沙漠,由于沙石的比热容较小,吸收同样的热量,温度会上升很多,所以沙漠的昼夜温差很大。海岸昼夜温差变化比沙漠中小,适于居住。年以来,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
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
。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”。
人们很早就开始用水来冷却发热的机器,在电脑
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
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。
武器:第一次世界大战和第二次世界大战当中,一些武器使用的是水冷式枪管;一些战斗机和轰炸机的引擎使用的是水冷式引擎。
(例如汽车的发动机,发电厂的发电机等)的冷却系统也用和水做为冷却液,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。
冬季供热用的散热器、暖水袋。我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质,把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。
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。
,苏格兰的物理学家兼化学家J.布莱克发现质量相同的不同物质,上升到相同温度所需的热量不同,而提出了比热容的概念。几乎任何物质皆可测量比热容,如化学元素、化合物、合金、溶液,以及
的比热容来定义热量,将1克水升高1度所需的热量定义为1