热物理学

热量与比热容

改变温度所需热量为 Q=mcΔT；比热容衡量单位质量升温的难易。

物体吸热且不发生相变时通常升温，放热时通常降温。所需热量取决于质量和材料。

热交换

绝热系统中热物体放热等于冷物体吸热。无相变时满足该式，末温介于两个初温之间。

快速检测

关系式 $Q=mc\Delta T$ 给出无相变温度变化所需传递的能量。对同一种材料和相同升温幅度，质量加倍所需热量也加倍；比热容更大的材料需要更多能量。这解释了为什么同样日照下沙子比水升温快，而水能储存大量热能。处理混合问题时，先判断哪个物体放热、哪个物体吸热，再列能量平衡。若容器绝热且容器热容可忽略，带符号热量之和为零。真实实验中，部分能量会加热容器或散失到环境，因此测得的末温可能偏离理想预测。计算前应把克换成千克，并检查 $c$ 的单位。

例如，取铝的比热容 $c=900$ J kg⁻¹ K⁻¹，将 0.20 kg 铝升温 15 K 需要 $Q=2700$ J。同样升温幅度下，水因比热容较大而需要更多能量。计算说明必须注明材料及忽略热损失的假设；仅知道质量和温度变化还不够。