比热容
仪器信息网 · 2009-05-04 11:35 · 33304 次点击
比热容(specificheatcapacity)又称比热容量(specificheat),简称比热,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CD和定容比热容Cp两种,定压比热容Cp是单位质量的物质在比容不变的条件下,单位温度变化时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,单位温度变化时吸收或放出的内能。
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。
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,可近似地看为敞亮。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:SepcificHeatCapacity(SHC)。
用比热容计算热能的公式为:Energy=Mass×SpecificHeatCapacity×Tempreturechange
可简写为:Energy=Mass×SHC×TempCh,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/(g*K))
CpCv
氧气0.9090.649
氢气14.059.934
水蒸汽1.8421.381
氮气1.0380.741