正确理解比热容

在炎热的夏天，光着脚沿河边的砂石走会感到砂石很烫.同样曝晒在烈日下，为什么脚浸在河水里却不那么烫？到了傍晚，砂石凉了，河水却是暖和的，这又是为什么呢？物理学用比热容这样一个物理量，来解释这一现象.

我们知道，物体的温度升高时需要吸收热量，温度降低时会放出热量.

暴露在烈日下的相同面积的水面和砂石面，在相同的时间里吸收到的热量是相同的.那为什么砂石升高的温度比河水的温度要高呢？原来，物体吸收一定的热量后，升高温度的多少与物体的大小和构成这种物体的物质多少有关.

下面我们对这个问题进行讨论.

一、 什么是热量

当物体的温度升高时，必须吸收热量.那么热量又是什么呢？我们把具有一定温度的物体说其具有一定的能量，这个能量称为内能（也称热能）.当物体的温度升高了，就表示这个物体的内能增加了；如果一个物体的温度降低了，表示这个物体的内能减少了.

在日常生活中，我们肯定遇到过两个温度不同的物体接触时，温度较低的物体的温度就会升高，温度较高的物体的温度就会降低.也就是说，两个温度不同的物体接触时，内能会从温度较高的物体传递给温度较低的物体，我们把从高温物体传递给低温物体的那部分内能称为热量.通常所说物体吸热的热量，就是指较低温度物体所增加的内能；物体放出的热量，就是指较高温物体所减少的内能.因此，我们所说的热量，就是指两个存在温度差的物体间所交换的那部分内能.所以热量和其它形式的能一样，也是能量的一种形式，故它的单位也是焦耳.

二、 内能的传递

我们在煮饺子时，用一把金属勺子在锅里搅拌，时间稍长一些手拿勺柄处也会发烫，这现象说明内能从勺子一端传递到勺柄处.如果手拿一根金属棒一端，将另一端放到火焰上烧烤，靠近火焰上的一端的温度会升高，但手拿的一端也会热起来，说明内能会从金属棒的一端传到金属棒的另一端.当两个温度不同的物体接触时，内能就会从温度较高的物体传递到温度较低的物体，或者从物体温度较高的一端传递到温度较低的一端，这种传递内能的方式就是热传导.

你做过研究水沸腾的实验吗？取一盛了水的烧杯放在石棉网上，用酒精灯加热，在沸腾前，我们会看到烧杯里的水上下在交换位置，温度较高的下层水向h 移动，上层温度较低的水向下沉，等到水即将沸腾时，观察起来就更容易了.杯底的水由于吸收了杯底传来的内能使其温度升高而上升，杯子上层水由于温度较低而下沉，内能随着杯中上下层水的流动传递，使整杯水温度升高.这种内能的传递，无论是在液体还是在气体中，都是由于温度差引起的，我们把这种传递内能的方式称为对流.

地球与太阳之间的距离1.5×1011m，而太阳每时每刻都在向外辐射出光和热，而地球可以从太阳向外辐射出的能量中获得其中的二十二亿分之一的能量.太阳能是以电磁波的形式，把能量从炽热的太阳传递到相对冷得多的地球上，我们把这种传递能量的方式称为热辐射.

三、 物质的比热容

当物体的温度升高时，是由于其吸收了热量，使其内能增加.但物体温度升高的数值取决于物体的大小和构成该物体的性质.在物理学中，把质量为1kg的某种物质升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容，简称比热.比热容常用字母c表示，在国际单位制中，比热容的单位是焦/（千克・摄氏度），其符号J/（kg・℃）.

同种物质的比热容是相同的，不同物质的比热容一般是不同的，因此，物质的比热容是物质的一种物理属性.下表中给出了一些常见物质的比热容.

从上表中常见物质的比热容可以看出，水和其它物质相比较具有较大的比热容，水的比热容要比冰和水蒸气的比热容都大.

如果让1kg的水温度升高1℃，就需要吸收4180 J的热量，这些热量可以使1kg的铅的温度升高32℃.

由于水的比热容较大，利用水的这一特性，汽车散热器中用水作为冷却剂，使发动机较好的冷却.在火箭发射时，从电视资料中可以看到，火箭被点火后升空时，在火箭的下面有许多白色气体，其实这些都是水汽.原来火箭发射时，产生高压高温气体，不管用什么材料做成的发射架底座都会被火箭发动机喷射出来的高温气体所熔化.为此，设计师把火箭发射架的底座设计为一个大水池，火箭起动时，发动机向水池里喷射高温高压气体，由于水的比热容较大，大量的内能被水吸收并使水汽化，带走大量的内能，使发射架的底座不至于损坏，从而能使发射架重复使用.

用水的比热容可以解释生活中的许多现象.在沿海地区，昼夜气温变化小，而在内陆地区昼夜气温变化较大.白天太阳辐射时，由于水的比热容较大，沿海地区气温上升幅度较小；而砂石的比热容较小，内陆区气温上升幅度较大.晚上气温在下降时，同样是由于水的比热容较大，水释放出来的热量也较多，沿海地区气温下降幅度较小；而砂石的比热容较小，释放出来的热量相对也会少一些，故气温下降的幅度也就较大.以前北方农村有地窖，在过冬时为了防止白菜冻坏，经常在地窖里放上一担水，也是这个道理.