比热容的解读
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比热容的解读
在热学中比热容是一个相当重要的物理量,也是一个非常难懂的概念。因为它很抽象,不好理解,也不便于认识,所以学生学起来难懂。下面就比热容做如下解读,帮助大家理解、认识及拓展。
1.比热容是物质的一种热学特性。它反映了物质吸热(或放热)本领大小的物理量。它只与物质的种类、物质的状态有关,而与物质质量多少、物体吸收(或放出)热量的多少以及物体的温度变化量无关。
2.任何物质都有自己的比热容,不同物质的比热容一般不同。因为有的物质不同,但其比热容是相同的,比如煤油和冰是不同的物质,但它们的比热容是相同的,都是 2.1×103J/(kg ·℃)。
3.同种物质只有在状态一定时,它的比热容才是一个定值。如果物质所处的物态不同,比热容也不相同,例如,水的比热容是
4.2×103J/(kg ·℃),而结成冰以后的比热容是2.1×103J/(kg ·℃)。
4.由物体吸热(或放热)公式Q=cm Δt 变形得c=t
m Q 。如果知道物体吸收(或放出)的热量、质量及温度变化量就可以计算出该物质的比热容,但这个公式仅仅是比热容的计算公式,并不是比热容的决定式。比热容是由物质的种类、物态决定。就跟密度一样,虽然知道质量、体积可以由密度公式ρ=m V
计算物体的密度,但密度也与质量、体积无关。 5.在物质不变的情况下,物质的比热容大小也因温度的高低,压强和体积的变化,而有所不同。水的比热容,只有当温度从14.5℃到15.5℃时,它的比热容才等于 4.2×103J/(kg ·℃),在其它温度间隔,水的比热容不一定等于4.2×103J/(kg ·℃)。但由于差别很小,可不加考虑。其他物质在温度改变时,比热容也有很小的变化。比热容表中所给的数值都是该物质比热容的平均值,而且都是在标准状态下的值。
6.比热容的大小,可以理解为“热惰性”的大小。比热容大,可以理解为“热惰性”大,就是要使它升温不容易,使它降温也不容易;比热容小,可以理解为“热惰性”小,就是要使它升温容易,使它降温也容易。如质量都为1kg 的水和煤油,如果让它们都吸收4.2×103J 的热量,水的温度升高1℃,而煤油的温度则升高2℃。可见,水的比热容大,即水的热惰性大,吸收相同的热量,温度升高更慢;而煤油的比热容小,即煤油的热惰性小,吸收相同的热量,温度升高更快。又如水的比热容大,白天阳光照射下,升温慢;夜晚气温降低,但水降温慢,这样在水多的地方昼夜温差就小。这就是内陆气温变化大,而沿海地区气温变化小的原因所在。
7.比热容实质上就是热容量,即热的容量。物质的比热容大就是物质的热容量大,物质的比热容小就是物质的热容量小。如,水的比热容是 4.2×103J/(kg ·℃),煤油的比热容是2.1×103J/(kg ·℃)。意思是,1kg 的水温度升高1℃,要吸收4.2×103J 的热量,即“容”
4.2×103J 的热量;而1kg 的煤油温度升高1℃,要吸收2.1×103J 的热量,即“容”2.1×103J 的热量。因此,水的热容量大,煤油的热容量小。
8.宇宙中比热容最大的物质是水吗?
当然有个条件是常温附近。极高和极低的温度下就不是这样了。而且要限定在固、液、气三态的物质,否则超固态、中子态、黑洞什么的谁知道比热多大?
比热容最大的不是水,例如,以前在汽车中用水做冷却剂,而现在的高级车已经采用比热容更大的物质作冷却剂,或者说用水做冷却剂在高档汽车中正在淘汰。只是在自然界已知
物质中水的比热容是最大的,所以我们常用循环水来进行冷却。