潛熱、比熱容和熱容量

本文探討了潛熱、比熱和熱容。

如果你把一支水銀溫度計放入裝有冷水和冰混合物的容器中,你會觀察到水銀柱向下移動後,其表面會停止移動。水銀柱表面在達到水的冰點(0℃)後停止移動。如果容器是敞開的,熱量會從高溫空氣傳遞到冰水混合物中。空氣中的熱量會使冰融化。冰融化期間,冰水混合物的溫度會改變嗎?答案是:冰融化期間,冰水混合物的溫度不會改變。

例如,如果用火或電加熱器加熱冰水混合物,所有的冰都會變成水。如果繼續加熱,水的溫度會升至攝氏100度。在攝氏100度時,水開始蒸發。如果繼續加熱,水會更快變成蒸汽,而水的溫度保持不變或保持在攝氏100度。這就是水的沸點,也就是水所能達到的最高溫度。

潛熱 1

熱與溫度變化以及水相變關係的圖表

AB = 額外加熱使冰的溫度升高至 0 ° C

BC = 額外的熱量使冰融化成水

CD = 額外加熱使水溫從 0 ° C 升高到 100 ° C

DE = 額外熱量蒸發水

EF = 額外的熱量會提高蒸氣的溫度

上圖顯示了水吸收熱量時(在1個大氣壓力下)溫度變化和水相變化的過程。如果水釋放熱量,則發生的過程與上述過程相反。來自BC的熱量不會造成水溫變化,只會使冰融化成水。

介電常數增加(DE)產生的熱量不會造成水溫變化,只會將水轉化為蒸氣。水只是一個例子。所有物體吸收熱量時都會發生相變和溫度變化,就像水一樣。差別在於物體的冰點和沸點。每種物體的冰點和沸點都不同。如果物體釋放熱量,則發生的相變過程與上述過程相反。

1. 熔化熱(L F )

熔化熱是指1公斤物體從固態變成液態所吸收的熱量,或1公斤物體從液態變成固態所釋放的熱量。計算物體從固態變成液態(或從液態變成固態)所吸收(或釋放)的熱量的公式如下:

Q = m L F

說明:Q = 吸收或釋放的熱量,m = 物體的質量,L <sub>F</sub> = 熔化熱

2. 汽化熱(LV )

汽化熱是指1公斤物體由液態變成氣態所吸收的熱量,或1公斤物體由氣態變成液態所釋放的熱量。計算物體由液態變成氣態(或由氣體變成液態)所吸收(或釋放)的熱量的公式如下:

Q = m L V

說明:Q = 吸收或釋放的熱量,m = 物體的質量,LV =汽化熱

熔化熱和汽化熱統稱為潛熱。

比熱容(c)

比熱容 (c) = 使單位質量 (m) 的物體溫度 (T) 上升一度所需的熱量 (Q)。比熱容的計算公式為:

比熱容和熱容量 1

比熱容的國際單位制單位是 J/Kg K。

物體的比熱容隨溫度變化。如果溫度變化不大,則比熱容可視為恆定。

以下列出的是幾個物體在 1 大氣壓和 20 攝氏度溫度下的熱量(透過實驗獲得)。

比熱容和熱容量 2

比熱容和熱容量 3

熱容(C)

熱容 (C) = 使物體溫度升高一度所需的熱量。熱容的計算公式為:

C = mc

說明:C = 熱容,m = 質量,c = 物體的比熱容。