熱容

　　熱容的標(biāo)準(zhǔn)定義是：“當(dāng)一系統(tǒng)由于加給一微小的熱量δQ而溫度升高dT時(shí)，δQ/dT 這個(gè)量即是該系統(tǒng)的熱容�！�(GB3102.4-93)，通常以符號(hào)C表示，單位J/K。

　　作為某種物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，該物質(zhì)的比熱容是指當(dāng)單位質(zhì)量該物質(zhì)吸收或放出熱量引起溫度升高或降低時(shí)，溫度每升高1K所吸收的熱量或每降低1K所放出的熱量，通常以符號(hào)c表示，單位J/kg.K。

　　1簡介

　　熱容分類

　　熱容是一個(gè)廣度量，如果升溫是在體積不變條件下進(jìn)行，該熱容稱為等容熱容，如果升溫是在壓力不變條件下進(jìn)行，該熱容稱為等壓熱容。單位質(zhì)量物體的熱容稱為比熱容。設(shè)物體的溫度由T1K升高至T2K時(shí)吸熱為Q，則Q/(T2-T1)稱為T1至T2溫度間隔內(nèi)的平均熱容(average heat capacity)。

　　由于物體在不同溫度時(shí)升高1K所需熱不同，因此在某一溫度T時(shí)物體的熱容C的嚴(yán)格定義是(見圖)lim代表T2趨近于T1的極限，δQ表示無限小量熱比區(qū)別于狀態(tài)函數(shù)的全微如dT。

　　2理論

　　物體在某一過程中，每升高(或降低)單位溫度時(shí)從外界吸收(或放出)的熱量。如傳遞的熱量為 ΔQ溫度改變?chǔ)�T時(shí)，物體在該過程中的熱容C被定義為其單位為 J/K。熱容同物質(zhì)的性質(zhì)、所處的狀態(tài)及傳遞熱量的過程有關(guān),并同物質(zhì)系統(tǒng)的質(zhì)量成正比�？梢�,必須指明系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程，熱容才具有確定的值。熱容隨過程的不同而不同，它不是狀態(tài)函數(shù)。對(duì)于一般的流體系統(tǒng)，如氣體、液體，在實(shí)際問題中經(jīng)常用到的是系統(tǒng)在等壓過程和等容過程的熱容，分別稱為定壓熱容CP0和定容熱容Cv。

　　對(duì)實(shí)際氣體和液體來說，定壓熱容不僅同溫度有關(guān)，還同所處的壓強(qiáng)有關(guān),因而CP0隨溫度T、壓強(qiáng)p而變化。與此相似, Cv隨溫度T、體積V而變化。當(dāng)p或V一定時(shí)，熱容將只隨溫度變化。以水為例，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,1克水溫度在 0～100°C之間其定壓熱容隨溫度的變化如下圖所示。應(yīng)用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)態(tài)函數(shù)，還可將CP0和Cv表示為如下的常用形式 式中H和U為系統(tǒng)的態(tài)函數(shù)焓和內(nèi)能。CP0和Cv均可由實(shí)驗(yàn)測(cè)出，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置中固定壓強(qiáng)較為容易，所以通常測(cè)量的是定壓熱容，而定容熱容是通過測(cè)量等壓膨脹系數(shù)α 及等溫壓縮系數(shù) k，利用關(guān)系 而得到(V 為物體的體積，T 為熱力學(xué)溫度)。對(duì)氣體來說，還可測(cè)量出CP0和Cv的比值γ，應(yīng)用γ=CP0/ Cv，計(jì)算得到Cv。

　　各種不同的系統(tǒng)在一定條件下,有其各自的熱容,列表如下： 表中每一種熱容均是兩個(gè)參量的函數(shù)，當(dāng)狀態(tài)變化的范圍較小時(shí)，熱容實(shí)際上可視為常數(shù)。當(dāng)溫度趨于絕對(duì)零度時(shí)，各種物質(zhì)的熱容都趨近于零。

　　對(duì)于單元二相系，還可以引入二相平衡熱容的概念。以C娝表示相1的二相平衡熱容,其定義是在加熱過程中保持相1同相2平衡的條件下,使處于相1的物質(zhì)溫度升高1K所吸收的熱量。C姟表示相2的二相平衡熱容,即在加熱過程中保持相2同相1平衡,使處于相2的物質(zhì)溫度升高1K所吸收的熱量。計(jì)算表明，一定質(zhì)量水的二相平衡熱容同水的定壓熱容相差很少。