
【机】 specific heat at constant pressure
定压比热(Constant Pressure Specific Heat) 指在压力恒定的条件下,单位质量的物质温度升高(或降低)1开尔文(或1摄氏度)时,所吸收(或释放)的热量。其英文术语直译为 "Specific Heat at Constant Pressure",通常简写为 (c_p)。它是热力学和工程领域中表征物质热容性质的关键参数,尤其适用于分析开放系统或压力不变的热力过程(如燃气轮机燃烧、大气过程等)。
物理意义
定压比热 (c_p) 反映了物质在压力不变时储存热能的能力。其值越大,相同温升所需的热量越多。对于理想气体,(c_p) 与焓((h))的关系为:
$$ c_p = left( frac{partial h}{partial T} right)_p $$
其中 (h) 为比焓,(T) 为温度,下标 (p) 表示压力恒定。
与定容比热的区别
定压比热((c_p))通常大于定容比热((c_v)),因为定压过程中系统膨胀对外做功,需额外吸收热量以维持压力恒定。两者关系为:
$$ c_p - c_v = R $$
(R) 为气体常数,适用于理想气体(来源:经典热力学教材,如《工程热力学》)。
典型应用场景
提供多种物质的定压比热实验数据,涵盖气体、液体及固体。
简明阐释比热概念及热力学推导过程。
以航空航天为背景说明 (c_p) 在工程中的应用。
系统论述定压比热的理论基础及工程计算(ISBN 978-0073398174)。
对比定压与定容过程的微观能量传递机制。
中文术语 | 英文术语 | 符号 |
---|---|---|
定压比热 | Specific Heat at Constant Pressure | (c_p) |
比焓 | Specific Enthalpy | (h) |
定容比热 | Specific Heat at Constant Volume | (c_v) |
注:部分文献中“比热容”与“比热”通用,但严格而言“比热容”(Specific Heat Capacity)是更规范的表述。在港台地区,“定压比热”亦称为“定压比熱容”。
定压比热是热力学中的一个重要概念,指在恒定压强条件下,单位质量的物质温度升高1℃(或1K)所需吸收的热量。以下从定义、单位、物理意义及与定容比热的区别等方面进行详细解释:
定压比热(符号为$C_p$)的严格定义为:在压力保持不变的条件下,1千克物质温度每升高1开尔文(或摄氏度)所吸收的热量。这一概念反映了物质在定压条件下的热容特性,与定容比热($C_v$)共同构成热力学中两种基本比热形式。
其国际单位为焦耳每千克每开尔文(J/(kg·K)),也可用卡/(克·℃)等传统单位表示。对于摩尔形式的定压比热(定压摩尔热容),单位则为焦耳/(摩尔·K)。
定压比热的计算公式可表示为: $$ C_p = frac{1}{m} left( frac{delta Q}{Delta T} right)_p $$ 其中,$delta Q$为吸收的热量,$m$为质量,$Delta T$为温度变化量,下标$p$表示压强恒定。
对比项 | 定压比热($C_p$) | 定容比热($C_v$) |
---|---|---|
条件 | 压强恒定 | 体积恒定 |
能量用途 | 吸热用于升温及对外做功 | 吸热仅用于升温(不对外做功) |
数值关系 | $C_p > C_v$(气体中差值约为$R$,R为气体常数) | $C_v$仅与内能变化相关 |
应用场景 | 常见于开放系统(如发动机、热交换器) | 适用于封闭系统(如刚性容器内气体加热) |
定压比热是工程热力学和传热学中的核心参数,用于分析系统在定压条件下的能量交换。其数值不仅与物质种类有关,还受温度、压力等状态参数影响。理解$C_p$与$C_v$的差异,有助于在热力计算中选择合适的模型。
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