比熱容(Specific Heat Capacity)是指沒有相變化和化學變化時，一定量均相物質溫度升高1K所需的熱量。如果是1mol物質，則所需熱量即為摩爾熱容。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。
基本介紹
- 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℃)]
- 符號：c
- 公式：c=Q/（m·△T）
- 變式1：Q=cmΔT
- 變式2：△T=Q/（mc）
學科定義,單位,計算,液態水數據,物質,套用,調節氣候,冷卻或取暖,歷史,
比熱容（Specific Heat Capacity，符號c），簡稱比熱，亦稱比熱容量，是熱力學中常用的一個物理量，表示物體吸熱或散熱能力。比熱容越大，物體的吸熱或散熱能力越強。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[J/( kg· K )]，即令1KG的物質的溫度上升1開爾文所需的能量。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 J/(kg·K)和2000 J/(kg·K)，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。
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，稱做這種物質的比熱容(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，國中的教材里把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）。
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。
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C=ΔQ/ΔT。用熱容除以質量，即得比熱容c=C/m=ΔQ/mΔT。對於微小過程的熱容和比熱容，分別有C=dQ/dT，c=1/m*dQ/dT。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Q=∫（T2,T1）CdT=m∫（T2,T1）cdT。
一般情況下，熱容與比熱容均為溫度的函式，但在溫度變化範圍不太大時，可近似地看為常量。於是有Q=C(T2-T1）=mc(T2-T1）。如令溫度改變數ΔT=T2-T1，則有Q=cmΔT。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
。
Q吸=cm（t-to）Q放=cm（to-t）
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。即。
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.℃））
壓力 x10^5 Pa | 溫度（攝氏度） | ||||||||
0 | 20 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | |
1 | 4.217 | 4.182 | 4.181 | ||||||
5 | 4.215 | 4.181 | 4.180 | 4.215 | 4.310 | ||||
10 | 4.212 | 4.179 | 4.179 | 4.214 | 4.308 | ||||
50 | 4.191 | 4.166 | 4.170 | 4.205 | 4.296 | 4.477 | 4.855 | 3.299 | |
100 | 4.165 | 4.151 | 4.158 | 4.194 | 4.281 | 4.450 | 4.791 | 5.703 | 4.042 |
150 | 4.141 | 4.137 | 4.148 | 4.183 | 4.266 | 4.425 | 4.735 | 5.495 | 8.863 |
200 | 4.117 | 4.123 | 4.137 | 4.173 | 4.252 | 4.402 | 4.685 | 5.332 | 8.103 |
250 | 4.095 | 4.109 | 4.127 | 4.163 | 4.239 | 4.379 | 4.639 | 5.201 | 7.017 |
300 | 4.073 | 4.097 | 4.117 | 4.153 | 4.226 | 4.358 | 4.598 | 5.091 | 6.451 |
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。
| 物質 | 化學符號 | 模型 | 狀態 | 比熱容量（基本） J/(kg·℃） | 比熱容量（25℃）J/(kg·K) |
|---|---|---|---|---|---|
H | 2 | 氣 | 14000 | 14300 | |
He | 1 | 氣 | 5190 | 5193.2 | |
NH3 | 4 | 氣 | 2055 | 2050 | |
Ne | 1 | 氣 | 1030 | 1030.1 | |
Li | 1 | 固 | 3580 | 3582 | |
乙醇 | C2H5OH | 9 | 液 | 2460 | 2440 |
汽油 | 混 | 混 | 液 | 2200 | 2220 |
CnH2n+2 | 62至122 | 固 | 2200 | 2500 | |
甲烷 | CH4 | 5 | 氣 | 2160 | 2156 |
油 | 混 | 混 | 液 | 2000 | 2000 |
混 | 混 | 固 | 2000 | 2000 | |
C2H6 | 8 | 氣 | 1730 | 1729 | |
混 | 混 | 固 | 1700 | 1720 | |
C2H2 | 4 | 氣 | 1500 | 1511 | |
CH2 | 3 | 固 | 1300 | 1300 | |
H2S | 3 | 氣 | 1100 | 1105 | |
氮 | N | 2 | 氣 | 1040 | 1042 |
空氣（室溫） | 混 | 混 | 氣 | 1030 | 1012 |
空氣（海平面、乾燥、0℃） | 混 | 混 | 氣 | 1005 | 1035 |
O | 2 | 氣 | 920 | 918 | |
二氧化碳 | CO2 | 3 | 氣 | 840 | 839 |
一氧化碳 | CO | 2 | 氣 | 1040 | 1042 |
Al | 1 | 固 | 900 | 897 | |
混 | 混 | 固 | 840 | 847 | |
陶瓷 | 混 | 混 | 固 | 840 | 837 |
F | 2 | 氣 | 820 | 823.9 | |
磚 | 混 | 混 | 固 | 750 | 750 |
石墨 | C | 1 | 固 | 720 | 710 |
CF4 | 5 | 氣 | 660 | 659.1 | |
二氧化硫 | SO2 | 3 | 氣 | 600 | 620 |
混 | 混 | 固 | 600 | 840 | |
Cl2 | 2 | 氣 | 520 | 520 | |
鑽石 | C | 1 | 固 | 502 | 509.1 |
鋼 | 混 | 混 | 固 | 460 | 450 |
Fe | 1 | 固 | 460 | 444 | |
Cu,Zn | 混 | 固 | 380 | 377 | |
銅 | Cu | 1 | 固 | 385 | 386 |
銀 | Ag | 1 | 固 | 235 | 233 |
汞 | Hg | 1 | 液 | 139 | 140 |
Pt | 1 | 固 | 135 | 135 | |
金 | Au | 1 | 固 | 129 | 126 |
鉛 | Pb | 1 | 固 | 125 | 128 |
H2O | 3 | 氣 | 1850 | 1850 | |
H2O | 3 | 液 | 4200 | 4186 | |
冰（固態水） | H2O | 3 | 固 | 2100 | 2050 (-10℃） |
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 (c鉛<c鐵<c鋼<c鋁）。
補充說明：
⒈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）。
⒉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，即比熱容為廣延性質。
⒋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。
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
套用
水的比熱容較大，在工農業生產和日常生活中有廣泛的套用。這個套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溫升慢，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
據新華社訊息，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”。
冷卻或取暖
1．水冷系統的套用
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．農業生產上的套用
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；夏威夷是太平洋深處的一個島，那裡氣候宜人，是旅遊度假的聖地，除了景色誘人之外，還有一個主要原因就是冬暖夏涼。
