物理教育定理-比熱容計算

2021-03-01 春天的信

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。

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

用熱容除以質量,即得比熱容

對於微小過程的熱容和比熱容,分別有

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。即。

比熱容的計算公式也寫作

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·℃))

(△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

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

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