相同質量的不同物質,吸收等量的熱,所產生的溫度變化是不同的。在熱力學上,用「比熱容」來描述物質的這種特性。
比熱容(符號為 \(c\))是指令 \(\text{1}\ \text{g}\) 某物質的溫度上升 \(\text{1}\ \text{K}\)(或 \(\text{1}{{\ }^{\text{o}}}\text{C}\))所需的熱,其單位為 \(\text{J}\ {{\text{g}}^{-1}}\ {{\text{K}}^{-1}}\)。
其中,\(\Delta \text{T}\) 表示溫度的變化。
右側表格中,列舉了一些常見物質的比熱容,供同學們參考。值得注意的是,比熱容是物質的一種特性,它只與物質的種類和狀態有關,不會隨著外界條件的變化而變化。
一些常見物質的比熱容 | |||
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物質 | 比熱容(\(\text{J}\ {{\text{g}}^{-1}}\ {{\text{K}}^{-1}}\)) | 物質 | 比熱容(\(\text{J}\ {{\text{g}}^{-1}}\ {{\text{K}}^{-1}}\)) |
水 | \(\text{4}\text{.18}\) | 砂 | \(\text{0}\text{.92}\) |
冰 | \(\text{2}\text{.11}\) | 玻璃 | \(\text{0}\text{.79}\) |
乙醇 | \(\text{2}\text{.46}\) | 陶瓷 | \(\text{0}\text{.84}\) |
橄欖油 | \(\text{1}\text{.65}\) | 鋁 | \(\text{0}\text{.90}\) |
汽油 | \(\text{2}\text{.20}\) | 鋼 | \(\text{0}\text{.45}\) |
空氣 | \(\text{1}\text{.03}\) | 鐵 | \(\text{0}\text{.45}\) |
改變物質的溫度所需的熱,不僅與比熱容有關,還與物質的質量有關。例如,冷水越多,將水煮開所需要的時間就越長。這就是因為水量越多(即水的質量越大),將其升高相同的溫度所需提供的熱就越多。
熱容量(符號為 \(C\))是指令某物質的溫度上升 \(\text{1}\ \text{K}\)(或 \(\text{1}{{\ }^{\text{o}}}\text{C}\))所需的熱,其單位為 \(\text{J}\ {{\text{K}}^{-1}}\)。
生活中,很多現象都可以用熱容量或比熱容來解釋。思考下面幾個問題,並嘗試利用比熱容或熱容量的概念進行回答。
清早,海灘上的砂石和海水被太陽照射一段的時間以後,砂石很快就熱了,而海水卻還有些冰冷。這是甚麼原因呢?
昆明和廈門處於相近的維度上,但為甚麼兩地的晝夜溫差會相差很多呢?(提示:昆明屬於內陸城市,而廈門屬於沿海城市。)
一個大杯和一個小杯(兩杯只有大小不同),當它們都裝滿同樣溫度的熱水後,哪個杯中的熱水降溫較快?為甚麼?