能量與熱力學第一定律
比熱容
比熱容,是把熱容化簡成一種公平的、按克計的比較:把一克某物質升高一度,需要多少能量。它撇開了「你有多少東西」的問題,轉而告訴你這種材料本身的脾性。水以高比熱容著稱——它頑固地抗拒溫度的改變——這正是為什麼一鍋水熱得那麼慢,而沿海小鎮的氣候又那麼溫和。
它寫作 c,單位是「焦耳每克每開爾文」。要算給一份樣品升溫或降溫所牽涉的熱,你就把三樣東西乘起來:質量、比熱容、溫度變化——q = m c ΔT。比熱容高,意味著這種材料是一塊「熱海綿」,吸進許多能量,溫度才升一點點;比熱容低,則意味著它熱得快、涼得也快。
比熱容讓水成了大自然了不起的溫度緩衝器。同一場把沙灘曬得發燙的夏日陽光,灑在旁邊的海面上卻幾乎不讓它升溫,因為水的比熱容是沙子的好幾倍。生物體大半是水,同樣因此免受溫度驟變之苦。
水的比熱容約為 4.18 焦耳每克每開爾文。所以把 100 克水升高 10 度,大約需要 100 × 4.18 × 10 ≈ 4180 焦耳的能量。
q = m c ΔT:質量乘比熱容乘溫度變化,就得到熱量。
比熱容是「按質量計」的版本;莫耳熱容是「按莫耳計」的版本;而單純的熱容針對的是整個物體。比熱容和莫耳熱容都是強度量(與數量無關),而一個物體的總熱容則是廣延量(隨大小而增長)。
又稱
另見