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| 比熱容 |
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中文名;比熱容 外文名;specific heat capacity 簡稱;比熱 單位;焦耳每千克攝氏度 [J/kg·°C] 符號;c 公式;c=Q/（m·Δt) 變式一;Q=cmΔT 變式二;△T=Q/（mc） |
比熱容（Specific Heat Capacity），用符號c表示，又稱比熱容量，簡稱比熱（specific heat），是單位質量物質的熱容量，即單位質量物體改變單位溫度時吸收或放出的熱量。
利用比熱容的概念可以類推出表示1mol物質升高1K所需的熱量的摩爾熱容。而在等壓條件下的摩爾熱容Cp稱為定壓摩爾熱容。在等容條件下的摩爾熱容Cv稱為定容摩爾熱容。通常將定壓摩爾熱容與溫度的關係，關聯成多項式。[1]
比熱容是熱力學中常用的一個物理量，表示物質提高溫度所需熱量的能力，而不是吸收或者散熱能力。它指單位質量的某種物質升高（或下降）單位溫度所吸收（或放出）的熱量。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文[Jkg-1K-1]，即令1kg的物質的溫度上升1開爾文所需的熱量。根據此定理，最基本便可得出以下公式：
物質的比熱容越大，相同質量和溫升時，需要更多熱能。以水和油為例，水和油的比熱容分別約為4200 Jkg-1K-1和2000 Jkg-1K-1，即把相同質量的水加熱的熱能比油多出約一倍。若以相同的熱能分別把相同質量的水和油加熱的話，油的溫升將比水的溫升大。
卡諾定理指出，可逆循環的效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關，而與工作物質（工質）或工作路徑等其它因素無關。
熱力學溫度又被稱為絕對溫度，是熱力學和統計物理中的重要參數之一。一般所說的絕對零度便是對應-273.15攝氏度。
學科定義
一定質量的物質，在溫度升高時，所吸收的熱量與該物質的質量和升高的溫度乘積之比，稱作這種物質的比熱容（比熱），用符號c表示。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)]或焦耳每千克每攝氏度[J/(kg·℃)]。J是指焦耳，K是指熱力學溫標，即令1千克的物質的溫度上升（或下降）1開爾文所需的能量。根據此定理，便可得出以下公式：
Q為吸收（或放出）的熱量；m是物體的質量，ΔT是吸熱（或放熱）後溫度的變化量，初中的教材里把ΔT寫成Δt，其實這是不規範的（我們生活中常用℃作為溫度的單位，很少用K，而且ΔT=Δt，因此中學階段都用Δt，但國際或更高等的科學領域仍用ΔT）。
物質的比熱容與所進行的過程有關。在工程應用上常用的有定壓比熱容Cp、定容比熱容Cv和飽和狀態比熱容三種。
定壓比熱容Cp：是單位質量的物質在壓力不變的條件下，溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。
定容比熱容Cv：是單位質量的物質在容積（體積）不變的條件下，溫度升高或下降1℃或1K吸收或放出的能量。
飽和狀態比熱容：是單位質量的物質在某飽和狀態時，溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的熱量。
單位
比熱容的單位是複合單位。
在國際單位制中，能量、功、熱量的主單位統一為焦耳，溫度的主單位是開爾文，因此比熱容的國際單位為J·kg-1 ·K-1，讀作「焦[耳]每千克開[爾文]」。國際單位或為J/（kg·℃），讀作「焦[耳]每千克攝氏度（[]內的字可以省略）。
常用單位：J/（kg·℃）、J/（g·℃）、kJ/（kg·℃）、cal/（kg·℃）、kcal/（kg·℃）等。注意攝氏度和開爾文僅在溫標表示上有所區別，在表示溫差的量值意義上等價，因此這些單位中的℃和K可以任意互相替換。例如「焦每千克攝氏度」和「焦每千克開」是等價的。
計算
設有一質量為m的物體，在某一過程中吸收（或放出）熱量ΔQ時，溫度升高（或降低）ΔT，則ΔQ/ΔT稱為物體在此過程中的熱容量（簡稱熱容），用C表示，即
因此，在物體溫度由T1變化到T2的有限過程中，吸收（或放出）的熱量
一般情況下，熱容與比熱容均為溫度的函數，但在溫度變化範圍不太大時，可近似地看為常量。於是有
如令溫度改變量
則有:
這是中學中用比熱容來計算熱量的基本公式。
在英文中，比熱容被稱為：Specific Heat Capacity（SHC）。
用比熱容計算熱能的公式為：能量=質量×比熱×溫度變化
可簡寫為：Energy=SHC×Mass×Temp Ch，
與比熱相關的熱量計算公式：Q=cmΔT，即Q吸（放）=cm（T初-T末），其中c為比熱，m為質量，Q為能量熱量。吸熱時為Q=cmΔT升（用實際升高溫度減物體初溫），放熱時為Q=cmΔT降（用實際初溫減降後溫度）。或者Q=cmΔT=cm（T末-T初），Q>0時為吸熱，Q<0時為放熱。
比熱容的計算公式一般為
c表示比熱容
m表示物體的質量
to表示物體的初溫
t表示物體的末溫
(△t：物體變化溫度，即t-t0)
這是用來計算物體溫度升高時的公式。若物體降低時，則是用物體的初溫度減去末溫度。
比熱容的計算公式也寫作
液態水數據
在實驗過程中，液態水的定壓比熱容經常會被用來計算吸收或放出的熱量，水作為最常見的物質，它的比熱數據較易獲得，當實驗要求精度不高時，可近似認為常壓下水的定壓比熱為4.2kJ/（kg·℃）。
下面給出在不同壓力，不同溫度下的液態水的定壓比熱容Cp的數據（單位：kJ/（kg·℃））
物質
單位質量的某種物質，溫度降低1度放出的熱量，與它溫度升高一度吸收的熱量相等，數值上也等於它的比熱容。
理論上說，常見液體和固體物質中，水的比熱容最大
對上表中數值的解釋：
⑴比熱此表中單位為 kJ/(kg·℃）/ J/(kg·℃），兩單位為千進制1kJ/(kg·℃）/=1×10³J/(kg·℃）
⑵水的比熱較大，金屬的比熱更小一些
⑶c鋁>c鋼>c鐵>c鉛
補充說明：
1.不同的物質有不同的比熱容，比熱容是物質的一種特性，因此，可以用比熱的不同來（粗略地）鑑別不同的物質（注意有部分物質比熱相當接近）。
2.同一物質的比熱一般不隨質量、形狀的變化而變化。如一杯水與一桶水，它們的比熱相同，即比熱容為強度性質。
3.對同一物質，比熱值與物態有關，同一物質在同一狀態下的比熱是一定的（忽略溫度對比熱的影響），但在不同的狀態時，比熱是不相同的。例如水的比熱與冰的比熱不同。
4.在溫度改變時，比熱容也有很小的變化，但一般情況下可以忽略。比熱容表中所給的比熱數值是這些物質在常溫下的平均值。
5.氣體的比熱容和氣體的熱膨脹有密切關係，在體積恆定與壓強恆定時不同，故有定容比熱容和定壓比熱容兩個概念。但對固體和液體，二者差別很小，一般就不再加以區分。
常見氣體的比熱容
（單位：kJ/(kg·K））
Cp Cv
氧氣0.909 0.649
氫氣14.05 9.934
水蒸氣1.842 1.381
氮氣1.038 0.741
應用
水的比熱容較大，在工農業生產和日常生活中有廣泛的應用。這個應用主要考慮兩個方面，第一是一定質量的水吸收（或放出）很多的熱而自身的溫度卻變化不大，有利於調節氣候；第二是一定質量的水升高（或降低）一定溫度吸熱（或放熱）很多，有利於用水作冷卻劑或取暖。
調節氣候
水的比熱容較大，對於氣候的變化有顯著的影響。在同樣受熱或冷卻的情況下，水的溫度變化較小，水的這個特徵對氣候影響很大，白天沿海地區比內陸地區升溫慢，夜晚沿海溫度降低少，為此一天中沿海地區溫度變化小，內陸溫度變化大，一年之中夏季內陸比沿海炎熱，冬季內陸比沿海寒冷。當環境溫度變化較快的時候，水的溫度變化相對較慢。生物體內水的比例很高，有助於調節生物體自身的溫度，以免溫度變化太快對生物體造成嚴重損害。海陸風的形成原因與之類似。
1．對氣溫的影響
據新華社消息，三峽水庫蓄水後，這個世界上最大的人工湖將成為一個天然「空調」，使山城重慶的氣候冬暖夏涼。據估計，夏天氣溫可能會因此下降5℃，冬天氣溫可能會上升3到4℃。
2．熱島效應的緩解
晴朗無風的夏日，海島上的地面氣溫，高於周圍海上氣溫，並因此形成海風環流以及海島上空的積雲對流，這是海洋熱島效應的表現。水的比熱容是沙石的4倍多。質量相同的水和沙石，要使它們上升同樣的溫度，水會吸收更多的熱量；如果吸收或放出的熱量相同，水的溫度變化比沙石小得多。夏天，陽光照在海上，儘管海水吸收了許多熱量，但是由於它的比熱容較大，所以海水的溫度變化並不大，海邊的氣溫變化也不會很大。而在沙漠，由於沙石的比熱容較小，吸收同樣的熱量，溫度會上升很多，所以沙漠的晝夜溫差很大。海岸晝夜溫差變化比沙漠中小，適於居住。2010~2013年以來，由於城市人口集中，工業發達，交通擁塞，大氣污染嚴重，且城市中的建築大多為石頭和混凝土建成，在溫度的空間分布上， 城市猶如一個溫暖的島嶼，從而形成城市熱島效應。在緩解熱島效應方面，專家測算，一個中型城市環城綠化帶樹苗長成濃蔭後，綠化帶常年涵養水源相當於一座容積為1.14×10m3的中型水庫，由於水的比熱容大，能使城區夏季高溫下降1℃以上，有效緩解日益嚴重的「熱島效應」。
水庫的建立，水的增加，而水的比熱容大，在同樣受冷受熱時溫度變化較小，從而使夏天的溫度不會升得比過去高，冬天的溫度不會下降得比過去低，使溫度保持相對穩定，從而水庫成為一個巨大的「天然空調」。
應用
1．水冷系統的應用
人們很早就開始用水來冷卻發熱的機器，在電腦CPU散熱中可以利用散熱片與CPU核心接觸，使CPU產生的熱量通過熱傳導的方式傳輸到散熱片上，然後利用風扇將散發到空氣中的熱量帶走。但水的比熱容遠遠大於空氣，因此可以用水代替空氣作為散熱介質，通過水泵將內能增加的水帶走，組成水冷系統。這樣CPU產生的熱量傳輸到水中後水的溫度不會明顯上升，散熱性能優於上述直接利用空氣和風扇的系統。
武器：第一次世界大戰和第二次世界大戰當中，一些武器使用的是水冷式槍管；一些戰鬥機和轟炸機的引擎使用的是水冷式引擎。
熱機（例如汽車的發動機，發電廠的發電機等）的冷卻系統也用和水做為冷卻液，也是利用了水的比熱容大這一特性。
2．農業生產上的應用
水稻是喜溫作物，在每年三四月份育苗的時候，為了防止霜凍，農民普遍採用「淺水勤灌」的方法，即傍晚在秧田裡灌一些水過夜，第二天太陽升起的時候，再把秧田中的水放掉。根據水的比熱容大的特性，在夜晚降溫時，使秧苗的溫度變化不大，對秧苗起了保溫作用。
3．熱水取暖
冬季供熱用的散熱器、暖水袋。我國北方樓房中的「暖氣」用水作為介質，把燃料燃燒時產生的熱量帶到房屋中取暖。
4．其他
諸如在炎熱的夏天古代皇室用流水從屋頂上流下，起了防暑降溫作用。
其它信息參見詞條定壓比熱容、定容比熱容。
歷史背景
最初是在18世紀，蘇格蘭的物理學家兼化學家約瑟夫·布萊克發現質量相同的不同物質，上升到相同溫度所需的熱量不同，而提出了比熱容的概念。幾乎任何物質皆可測量比熱容，如化學元素、化合物、合金、溶液，以及複合材料。
歷史上，曾以水的比熱容來定義熱量，將1克水升高1度所需的熱量定義為1卡路里。