第1个回答 2013-10-02
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，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的热量。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。定义
比热容测试仪
一定质量的某种物质，温度升高1度所吸收的热量，叫做这种物质的比热容（比热值），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 J /(kg·℃)，J是指焦耳，K是指热力学温标，与摄氏度℃相等），即令1千克的物质的温度上升（或下降）1摄氏度所需的能量。根据此定理，最基本便可得出以下公式：
Q=cmΔT
Q为吸收的热量；m是物体的质量，⊿T是吸热（放热）后温度所上升（下降）值，初中的教材里把⊿T写成⊿t，其实这是很不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且⊿T=⊿t，因此中学阶段都用⊿t，但国际上或者更高等的科学领域，还是使用⊿T）。
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压力不变的条件下，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。
2单位
比热容的单位是复合单位。
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，因此比热容的国际单位为J/(kg·K)，读作“焦[耳]每千克开[尔文]”。（[]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“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。
比热容表示物体吸热（或散热）能力的物理量
3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：Specific Heat Capacity(SHC）。
用比热容计算热能的公式为：能量=质量×比热×温度变化
可简写为：Energy=SHC×Mass×Temp Ch，Q=cmΔT。
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。
（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。）
4历史
最初是在18世纪，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，以及复合材料。
历史上，曾以水的比热来定义热量，将1克水升高1度所需的热量定义为1卡路里。
混合物
加权平均计算：
c=ΣC/ΣM=(m1c1+m2c2+m3c3+…）/(m1+m2+m3+…）。
气体
定义：
Cp 定压比热容：压强不变，温度随体积改变时的热容，Cp=dH/dT，H为焓。
Cv 定容比热容：体积不变，温度随压强改变时的热容，Cv=dU/dT，U为内能。
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)
迈耶公式：Cp=Cv+R
比热容比：γ=Cp/Cv
多方比热容：Cn=Cv-R/(n-1）=Cv*（γ-n)/（1-n)
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/(kg·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。
5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。
调节气候
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℃。
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。2010~2013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”。
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）的冷却系统也用和水做为冷却液，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。
6常见物质
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。
物质
化学符号
模型
相态
比热容量（基本） J/(kg·℃）
比热容量（25℃）J/(kg·K)
氢
H
2
气
14000
14300
氦
He
1
气
5190
5193.2
氨
NH3
4
气
2055
2050
氖
Ne
1
气
1030
1030.1
锂
Li
1
固
3580
3582
乙醇
C2H5OH
9
液
2460
2440
汽油
混
混
液
2200
2220
石蜡
CnH2n+2
62至122
固
2200
2500
甲烷
CH4
5
气
2160
2156
油
混
混
液
2000
2000
软木塞
混
混
固
2000
2000
乙烷
C2H6
8
气
1730
1729
尼龙
混
混
固
1700
1720
乙炔
C2H2
4
气
1500
1511
聚苯乙烯
CH2
3
固
1300
1300
硫化氢
H2S
3
气
1100
1105
氮
N
2
气
1040
1042
空气（室温）
混
混
气
1030
1012
空气（海平面、干燥、0℃）
混
混
气
1005
1035
氧
O
2
气
920
918
二氧化碳
CO2
3
气
840
839
一氧化碳
CO
2
气
1040
1042
铝
Al
1
固
900
897
石绵
混
混
固
840
847
陶瓷
混
混
固
840
837
氟
F
2
气
820
823.9
砖
混
混
固
750
750
石墨
C
1
固
720
710
四氟甲烷
CF4
5
气
660
659.1
二氧化硫
SO2
3
气
600
620
玻璃
混
混
固
600
84
氯
Cl2
2
气
520
520
钻石
C
1
固
502
509.1
钢
混
混
固
450
450
铁
Fe
1
固
450
444
黄铜
Cu,Zn
混
固
380
377
铜
Cu
1
固
385
386
银
Ag
1
固
235
233
汞
Hg
1
液
139
140
铂
Pt
1
固
135
135
金
Au
1
固
129
126
铅
Pb
1
固
125
128
水蒸气（水）
H2O
3
气
1850
1850
水
H2O
3
液
4200
4186
冰（水）
H2O
3
固
2060
2050 (-10℃）
理论上说，常见液体和固体物质中，水的比热容最大
对上表中数值的解释：
⑴比热此表中单位为 kj/(kg·℃）/ j/(kg·℃），两单位为千进制1kJ/(kg·℃）/=1×10³J/(kg·℃）
⑵水的比热较大，金属的比热更小一些
⑶c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。
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
水蒸气1.842 1.381
氮气1.038 0.741