六、比 热 容
大家都有这样的经验:烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多,把一壶水烧开比烧成温水需要的热量多.可见,水在温度升高时吸收的热量和水的质量有关,和温度升高的度数有关,水的质量越大,温度升高的度数越多,吸收的热量越多.别的物质也是这样.
那么,所有的物质,在质量相等、温度升高的度数也相等时,吸收的热量是不是一样多呢?
实验 用两个相同的电加热器(俗名“热得快”)分别给盛在两个杯子里的质量相等的水和煤油加热(图 2—13).电热器每秒钟放出的热量是一定的,通电的时间越长,放出的热量越多.用温度计测量两种液体的温度变化,观察哪个温度升高得快些.要使水和煤油的温度升高相同的度数,哪个需要的时间长些?
实验的结果告诉我们,质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时,水吸收的热量比煤油多.
换用其他物质来做这样的实验,也可以得到类似的结果.这说明,质量相等的不同物质,在温度升高的度数相同时,吸收的热量是不同的.怎样来表示各种物质的这种性质上的不同呢?最好用单位质量的物质温度升高 1℃时吸收的热量来比较.
单位质量的某种物质温度升高 1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容,简称比热.比热的单位是焦/(千克·℃),读作焦每千克摄氏度.
单位质量的某种物质温度降低 1℃放出的热量和它温度升高 1℃吸收的热量相等,也等于它的比热.
比热是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热.下表列出由实验测定的几种物质的比热.
几种物质的比热〔焦/(千克·℃)〕
水 4.2 × 103 |
冰 2.1 × 103 |
铝 0.88 × 103 |
铜 0.39 × 103 |
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酒精 2.4 × 103 |
蓖麻油 1.8 × 103 |
干泥土 0.84 × 103 |
水银 0.14 × 103 |
煤油 2.1 × 103 |
砂石 0.92 × 103 |
铁、钢 0.46 × 103 |
铅 0.13 × 103 |
从表中可以看出,水的比热最大.水和干泥土相比,在同样受热或冷却的情况下,吸收或放出的热量相同,水的温度变化比干泥土小.因此, 在受太阳照射的条件相同时,内陆地区的夏季比沿海地区炎热,冬季比沿海地区寒冷,在一天之内气温的变化也较大.
因为水的比热大,在生活中往往用热水取暖,让流动的热水慢慢地经过散热器,水的温度降低,放出较多的热量(图 2—14).有一些机器在工作时要变热,如汽车的发动机(图 2—15)、发电厂的发电机等,这些机器都可以用循环流动的水来冷却.