比热容比
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比热容的概念及意义是什么比热容用符号c表示,又称比热容量,简称比热,下面是店铺给大家整理的比热容的概念及意义简介,希望能帮到大家!比热容的概念及意义⑴定义:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。
⑵物理意义:表示物体吸热或放热的本领的物理量。
比热容的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]”。
国际单位或为J/(kg·℃),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“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。
比热容的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。
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。
常见的比热容
比热容是描述物质物理性质的一个参数,它指的是单位质量物质温
度变化所吸收或释放的热量。
下面是一些常见物质的比热容值及其描述:
1. 水的比热容(4.18J/g·℃):水是常见物质中比热容最大的一种,这
也是为什么水对温度变化敏感的原因之一。
当水受热时,它可以吸收
较大量的热能,相应地也可以释放较大量的热能。
2. 铁的比热容(0.45J/g·℃):铁是一种金属,它比水的比热容小得多。
这意味着相同质量的铁材料比同样质量的水加热升高的温度更高。
3. 氢气的比热容(1
4.3J/g·℃):氢气是一种轻型气体,它的比热容比
水还大。
这也是为什么氢气冷却得比水更慢的原因之一。
4. 空气的比热容(1.005J/g·℃):空气是常见气体的一种,它的比热容介于铁和水之间。
空气对温度变化的反应比较温和。
5. 甘油的比热容(2.43J/g·℃):甘油是一种有机物质,它的比热容比
空气大,但比水小。
甘油可以用作溶剂或药剂添加剂。
在热力学和物理学中,比热容是一个非常有用的参数。
它可以帮助我
们了解物质在不同温度下的行为,以及物质如何吸收和释放热能。
比热容的定义式和单位比热容,听起来是不是有点学术范儿?别急,咱们慢慢来聊聊这个概念,其实它在我们的生活中可大有用处。
首先,什么是比热容呢?简单说,就是一个物体在升高一度的时候,所需要吸收的热量。
好比你想让一杯水从冷冰冰的状态变得温暖,得加多少热量,这就是比热容在发威了!听起来是不是有点高深?别担心,咱们可以用生活中的例子来解读。
想象一下,夏天的时候,你在阳光下晒着太阳,喝着冰镇的饮料,突然一阵风吹过,哎呀,太舒服了!这时候,你就可以感受到水的比热容了。
因为水的比热容相对较高,所以即使外面的温度很高,水也不会马上变热。
简而言之,水就像是一个懒洋洋的家伙,慢慢来,不急。
跟它相比,金属就显得活泼多了,温度一升,热量就进得特别快,感觉就像是在火炉旁边一样热,真是急得让人不耐烦。
说到比热容的单位,通常我们用焦耳每千克每度摄氏度来表示。
这些单位听上去有点像数学题,但其实没那么复杂。
简单来说,就是说1千克的物质升高1度所需的热量是多少。
你看看,生活中随处可见,比如煮水的时候,要把水加热到沸腾,你得先加多少热量,才能让水从冰冷的状态变成热气腾腾的状态?所以说,比热容在生活中其实是个无处不在的小帮手。
再聊聊其他物质吧,比如说石头。
石头的比热容就小得多,为什么呢?因为石头对热量的反应就像一个急性子,热量一到,立马就热得发烫。
这就是为什么在炎热的夏天,地面和石头的温度总是比周围的空气高很多。
走在热石头上,真是热得让人哭笑不得,脚底下的热气就像是一个无形的烤炉,把你烤得透透的。
而比热容不仅关乎水、金属和石头,它在很多科学实验中也是个重要角色。
比如在化学反应中,某些反应需要吸热,某些则会放热。
每次做实验时,研究人员都得考虑到这些热量的变化,确保结果的准确性。
真是细致入微,要求高得让人咋舌呢!但要说,正是这些“繁琐”的细节,才让科学研究充满了惊喜和乐趣。
那么,比热容对气候有什么影响呢?这可不是小事情哦!水的比热容高,意味着它能缓慢地吸收和释放热量,因此海洋对气温的调节作用特别显著。
比热容(Specific Heat Capacity),用符号c表示,又称比热容量,简称比热(specific heat),是单位质量物质的热容量,即单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量。
利用比热容的概念可以类推出表示1mol物质升高1K所需的热量的摩尔热容。
而在等压条件下的摩尔热容Cp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。
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,称作这种物质的比热容(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。
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,其实这是不规范的(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吸收或放出的能量。
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。
第2讲比热容【知识要点】一、比热容1.比热容的意义:比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。
2.定义:1kg的某种物质,在温度升高(降低)1℃时,吸收(放出)的热量_,叫做这种物质的比热容。
3.单位: J/(kg · ℃),:读作:焦每千克摄氏度。
4.比热容是物质的特性之一,不同物质的比热容一般不同,比热容与物质的种类和状态有关,与物质的质量、温度和吸(放)热的多少无关。
5.水的比热容:c水=4.2×103J/(kg•℃)①物理意义为:1kg的水温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量为4.2×103J。
②水的比热容大的应用:<1>制冷剂:如汽车的发动机用循环水来冷却。
<2>散热剂:如在寒冷的北方让水经过暖器放出较多的热量。
<3>取暖:热水袋,水的温度降低可以释放较多热量<4>调节气温:如沿海地区昼夜温差。
二、热量的计算(1)物体吸收或放出热量的多少由物质的比热容、物体质量和物体温度变化量的乘积决定,跟物体温度高低等无关。
物体温度升高吸收热量Q吸=cm(t-t0),物体温度降低时放出热量Q放=cm(t0-t)。
(2)公式只适用于没有状态变化时升温(或降温)过程中吸收(或放出)的热量。
比如-30C的冰吸热熔化成10C的水,熔化过程中吸收的热量就不能利用吸热公式。
【典型例题】一、比热容基本概念1.水的比热容是煤油的2倍。
如图所示,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,同时对两试管加热,下面四图中的哪一图线能反映该实验情况()A.B.C.D.【答案】B【详解】A C .由于水的比热容大于煤油,加热相同的时间时,煤油升温比较快,水升温比较慢,煤油应该在水的上方,故 AC 不符合题意;B D .由于水的比热容是煤油的2倍。
而质量相同,根据Q cm t =∆吸,加热时间相同,即吸收的热量相同时,=Q t cm∆吸可知,由于水的比热容是煤油的2倍,那么煤油升高的温度就是水的两倍,故B 符合题意,D 不符合题意。
比热容的定义及其物理意义比热容是物质受热时所需吸收的热量和其温度变化之比,是一个物质特性的重要指标。
它在物理学、化学和工程领域中都有广泛的应用。
比热容的定义可以从两个方面来解释:一方面,它是单位质量物质吸收或释放的热量与温度变化的比值;另一方面,它是单位物质吸收或释放的热量与温度变化的比值。
这两种定义方式在物理意义上是等价的。
比热容的物理意义可以从以下几个方面来解释。
比热容是物质吸收或释放热量的指标。
当物质受热时,它会吸收热量并产生温度变化。
比热容的大小取决于物质的种类、物态和温度等因素。
不同的物质具有不同的比热容,因此在物质受热时,所需吸收的热量也会不同。
比热容是物质热惯性的指标。
当物质受热时,它会产生温度变化。
比热容越大,物质的温度变化就越小,即物质的热惯性越强。
这是因为比热容反映了物质吸收或释放热量的能力,而热量越大,物质的温度变化就越大。
第三,比热容是物质热传递的指标。
当物质受热时,它会将热量传递给周围环境。
比热容越大,物质将热量传递给环境的速度就越慢,即热传递越慢。
这是因为比热容越大,物质吸收或释放热量的能力就越强,因此物质向环境传递热量的速度就越慢。
比热容是物质内能的指标。
内能是物质分子在运动中所具有的能量,是宏观物理学中一个重要的概念。
比热容反映了物质分子在温度变化时所吸收或释放的热量,因此可以用于计算物质的内能。
比热容是一个重要的物理量,具有多重物理意义。
在实际应用中,我们可以通过测量物质吸收或释放的热量和温度变化来确定其比热容,从而对物质的热性质进行分析和研究。
比热和比热容的区别比热一般指比热容,比热与比热容没有区别。
比热容简称比热,亦称比热容量,是热力学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,它指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量。
比热容量,是热力学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。
它指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量。
其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)],即令1kg的物质的温度上升1开尔文所需的能量。
比热容,简称比热,是物质的一种特性;不同的物质比热不同,质量相同的不同物质升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)热量比较多的,比热较大。
比热容单位比热容,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。
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-1 ·K-1,读作“焦[耳]每千克开[尔文]”。
国际单位或为J/(kg·℃),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“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。
比热和热容量怎么用比热与热容量的区别关键在一个“比”字。
简单来说,比热用于说单位质量,热容量用于说总量。
如,说海洋的热容量比陆地大,说的是总量,进而可以说明海洋对气候的影响比陆地大。
这里不能用比热。
若用比热,应说成:海水的比热比陆地岩石大,强调单位质量不同物质之间的比较。
通常,比热与热容量呈正相关,即比热大,热容量也大;比热小,热容量也小。
告诉你,△T 为负数和数学没有关系,而是表示一定的物理意义,T0-T<0说明物体温度升高了,是吸收热量,“Q放”成了负值不就是表示吸收热量吗?其实你大可不必拘泥于这些次要的东西,只要先用温度变化的绝对值来算,最后根据实际情况作出判断就可以了,我来做一下这道题作个示例:2100=cm|(70-20)|,但我不知道比热容是多少,接下来的计算你就自已完成吗2100=cm|(20-70)|,式子差不多,但根据具体情况来判断,物体的温度上升了,一定是吸收了热量,就是这样的你说的很对,T0是指初始温度,T是最后的温度,Q放=CM(T0-T),Q吸=(T-T0),我的意思是说不必去分这两种情况去讨论,可以先算出数值,不必管正负,最后根据题目来判断到底是升Q=cmΔtc是比热容,m 是质量,Δt 是温差也可分成两条写:吸热时:Q吸=cm(t-t0)放热时:Q放=cm(t0-t)其中:t是末温,t0是初温温还是降温,到底是吸收热量还是放出热量比热容(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,即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。
比热容是表示物质热性质的物理量。
通常用符号c表示比热容即比热,是单位质量物质的热容量。
什么叫比热容单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容,简称:比热,用字母“c”表示。
单位比热是一个复合单位,是由质量、温度、热量的单位组合而成的。
在国际单位制中,比热的单位是焦耳/(千克·摄氏度)读作焦每千克摄氏度。
(常用的单位还有卡/(克·℃)、千卡/(千克·℃)等)在国际单位制中,能量、功、热量的单位统一用焦耳,因此比热容的单位应为J/(kg·K)。
比热表(1)比热值的数值后面都用10的3次方来表示(2)水的比热较大,金属的比热更小一些(3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铝<c铁<c钢<c铅)从表中可以看出(1)不同的物质有不同的比热,比热是物质的一种特性;(2)同一物质的比热一般不随质量、形状、温度而变化,如一杯水与一桶水,冷水与热水,它们的比热相同;(3)对同一物质、比热值与物体的状态有关,同一物质在同一状态下的比热是一定的,但在不同的状态时,比热是不相同的,如,水的比热与冰的比热不同。
气体比热容比的确定气体的定压摩尔热容C p,m 与定容摩尔热容C v,m 之比VmPmC C v =为气体的比热容比,也叫泊松比。
它在热力学过程特别是绝热过程(const pV m v =)中是一个很重要的参量。
通过对v 的测定,能对绝热过程中的泊松方程(const pV m v =)和泊松比v 进一步理解。
一、试验目的1.了解用共振法测量气体比热容比的原理; 2.掌握比热容比的测量方法; 3.加深对共振现象的理解;4.进一步理解绝热过程的泊松方程(const pV m v =)和泊松比ν的含义。
二、仪器设备ν测定仪、游标卡尺、物力天平、气压计。
三、试验原理 泊松比 VmPm C C v =(8-1)理想气体有R iC vm 2=(8-2 ) R i R C C Vm pm22+=+= (8-3 )式中 R ——摩尔气体常数,R=8.31J/mol ·K;i ——气体分子的自由度。
单原子分子i=3;双原子分子i=5;多原子分子i=6。
将(8-2 )和(8-3 )式代入(8-1 )式,得ν=(i+2)/i (8-4)由此可见,理想气体的比热容比ν,仅仅与气体分子的自由度i 有关。
对单原子分子的气体,ν=5/3=1.67,对双原子分子的气体,ν=7/5=1.40,对多原子分子气体,ν=8/6=1.33。
现在假设有一个容器,内装待测气体,由一个质量为m 的活塞将其与外界隔绝,且与外界处于平衡状态。
外界的压强为ρ0,气体长为l 0,活塞截面积为S 。
此时气柱的体积为S l V 00=。
建立坐标,如图8-1所示,当活塞产生一个小位移时,气柱体积变为 S x l V )(00-=如果这是一个绝热过程,则有 c o n s t pV v =即 v v v S x l p S l p )()(000-= 化简得 vl x p p --=)1(00 由于x 是小位移,故x/ l 0<<1。
气体比热容比C P/C V的测定
实验目的:
1、测定多种气体(单原子、双原子、多原子)的定压比热容C P与定容比
热容C V之比。
2、练习使用物理天平、螺旋测微计、数字计时仪、大气压力计等仪器。
实验仪器与用具:
振动主体、多功能数字记时仪(分50次、100次两档)、微型气泵、大
气压力计、缓冲瓶、螺旋测微计、物理天平、镊子等。
实验原理:
气体由于受热过程不同,有不同的比热容。
对应于气体受热的等容和等
压过程,气体的比热容有定容比热容C V和定压比热容C P。
定容比热容是单位
质量某种气体在保持体积不变的情况下,温度升高1K时所需的热量。
而定压
比热容则是单位质量某种气体在保持压强不变的情况下,温度升高1K所需的
热量。
显然,后者由于有对外作功而大于前者,即C P>C V。
因此,比值γ=C P/C V>1。
一般说来,在实验中测定C V是比较困难的,故C V通常是通过测定 C P及γ值来
获得。
本实验将用测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。
比玻璃管直径仅小0.01~0.02mm它能在此精密的
玻璃管中上下移动。
在烧瓶的壁上有一小孔C,并
插入一根细管,通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减,因此通过C 管一直注入一个小气压的气流,在精密玻璃管B 的中央开设一个小孔。
当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时注入气体使容器的内压力增大。
引起物体A 向上移动,而当物体A 处于小孔上方的半个振动周期时,容器内的气体将通过小孔流出,使物体下沉,以后重复上述过程。
只要适当控制注入气体的流量,物体A 能在玻璃管B 的小孔上下作间谐振动。
振动周期可利用光电计时装置来测量。
钢球A 的质量为m ,半径为r (直径为d ),当烧瓶内压强P 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态:
2r mg P P L π+= (1)
式中:P L 为大气压强
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ,则容器内的压力变化πr 2dp
物体的运动方程为:
dp r dt
x d m 222π= (2) 因为物体运动过程相当快,所以可以看作是绝热过程,绝热方程为:
常数=γPV (3)
将(3)式求导数得出:
V
dV P dp γ-= (4) 容器内体积的变化:
x r dV 2π= (5)
由(2)、(4)、(5)三式可得:
04222=+x m V
P r dt x d γπ (6) 此式即为熟知的简谐振动的微分方程,它与式(7)比较: 0222=+x dt
x d ω (7) 可得: m V
P r γ
πω422= (8) 又因 T π
ω2=
所以 T m V P r πγπω242==
即 424264Pr 4Pd T mV T mV ==γ (9)
式中各量均可方便测得,因而可算出γ值,由气体运动论可以知道,γ值与气体分子的自由度数f 有关。
对单原子气体(如氩)只有三个平动自由度,对于刚性双原子气体(如氮)除上述3个平动自由度外还有2个转动自由度。
对于刚性多原子气体,则有6个自由度(3个平动自由度和3个转动自由度)。
比热容比γ与自由度f 的关系式(由理论上得出)为:
f
f 2+=γ (10) 下面给出几种气体的比热容比γ的理论值:
单原子气体(Ar ,He ) f=3 γ=1.67
刚性双原子气体(N 2,H 2, O 2) f=5 γ=1.40
刚性多原子气体(CO 2,CH 4) f=6 γ=1.33
可见,经典理论中比热容比γ仅与分子自由度有关,与气体的种类和温度无关。
式(9)即为本实验的原理公式。
烧瓶的容积V由实验室给出。
因此,只要在实验中测得振动物体的直径d,周期T,质量m,并由气体计读出大气压强P L,再由(1)求得P,将V,T,d,P代入式(9)就可以求得待测气体的比热容比 ,(注意:各量均换算成国际单位制后再代入(9)式计算。
760mmHg=1.013×105N/m2)。
实验内容和步骤:
1.用螺旋测微器测量备用小球(不可从玻璃管中取出,以免损坏仪器)直径10次。
2.测量大气压强P L(实验开始前和结束后,各测一次,取平均值)3.用物理天平测量备用小球的质量。
4.利用小气泵作气源(本实验气源为空气,可近似认为是双原子气体),来测定物体在特定容器中的振动周期T。
方法:
①将气泵接上220V电源,调节气泵上气量调节旋钮,控制气量大
小,稍等半分钟,小球即可上下振动。
②调节橡皮塞上针型调节阀和气泵上气量调节旋钮,使小球在玻璃
管中以小孔为中心上下振动。
③打开周期计时装置开关(档位:选50次或100次),按下复位按
钮后即可自动记录振动周期所需时间,重复5次并记录。
5.更换小气泵中的气源(单原子气体、双原子气体、多原子气体),可选做。
6.实验记录表格自行设计。
数据处理:
1.分别测量并计算结果,并与理论比较,求百分比。
2.试求实验结果的不确定度。
实验注意事项:
1.不要随意移动本实验装置,以免损坏仪器。
2.调节气量时,气流不要过大或过小,否则钢球不以玻璃管上小孔为中心上下振动。
3.测量小球质量和直径时有备用小球,不要随意取出玻璃管中小球,避免灰尘进入或小球生锈,使小球卡在玻璃管中。
预习作业:
1.了解气体自由度f与比热容比 的关系。
2.如果压强增大,气体比热容比将发生什么变化?
思考题:
1.若空气中有水蒸汽,实验结果有何变化?
2.如果振动物体的周期较长,公式(9)还适应吗?为什么?。