6.4: 量化热量
热能 在微观上，热能是与原子和分子的随机运动相关的动能。温度是对“高温”的定量测量。或“冷”，这取决于热能的数量。当物体中的原子和分子快速移动或振动时，它们具有较高的平均动能（KE）（或较高的热能），并且物体被认为是“热”的，或者被描述为处于“高温”状态。更高的温度。当原子和分子缓慢移动时，它们具有较低的平均KE（或较低的热能），并且该物体被感知为“冷”或被描述为处于较低的温度。
假设没有化学反应或相变（例如熔化或汽化）发生，则增加物质样品中热能的数量将导致其温度升高，同时减少物质样品中的热能的数量会导致其温度下降。
热力
热量（ q ）是两个物体在不同温度之间的热能传递。热流会增加一个物体的热能，并降低另一个物体的热能。热从热到冷（即仅一个方向）自发流动，一直持续到两种物质处于相同温度。热量的变化是通过温度变化来衡量的。
热量、功和能量的国际单位制是焦耳。焦耳（J）定义为1牛顿的力使物体移动1米时使用的能量。它以纪念英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）的名字命名。 1焦耳等于1 kg m 2 / s 2 ，也称为1牛顿米。一千焦（kJ）为1000焦耳。为了使其定义标准化，将一种卡路里设置为等于4.184焦耳。
物体的热容（ C ）是指当温度发生变化（Δ< em> T ）（摄氏1度）（或1开尔文）：
吸热能力取决于吸收或释放热量的物质的类型和数量。因此，热容量是广泛的特性-它的值与物质的数量成正比。例如，考虑两个铸铁煎锅的热容量。大锅的热容量比小锅的热容量大五倍，因为尽管两者均由相同的材料制成，但大锅的质量却比小锅的质量大五倍。质量越大，意味着在更大的锅中存在更多的原子，因此需要更多的能量才能使所有这些原子更快地振动。通过观察将锅的温度提高50.0摄氏度（Δ 较大的铸铁煎锅虽然由相同的物质制成，但需要90,700 焦耳的能量（ q ）才能将其温度提高50.0摄氏度（Δ T ）。较大的锅具（成比例地）具有较大的热容量，因为较大数量的材料需要（成比例地）较大量的能量来产生相同的温度变化：
一种物质的比热容（ c ），通常称为“比热”。是将1克物质的温度提高1摄氏度（或1开尔文）所需的热量：
比热容仅取决于吸收或释放热量的物质的种类。这是一种密集的特性，因此它不依赖于物质的量。例如，小型铸铁煎锅的质量为808 克。因此，铁（用于制造锅的材料）的比热为：
大煎锅的重量为4040克。使用此锅的数据，我们还可以计算铁的比热：
尽管大锅比小锅大，但由于它们是用相同的材料制成的，因此它们产生的比热值相同（对于建筑材料，铁）。请注意，比热是以每质量温度的能量为单位进行测量的，是一种强度特性，它是从两个广泛特性（热量和质量）之比得出的。摩尔热容量也是一种增强性质，是每摩尔特定物质的热容量，单位为J / mol·℃（焦耳 / 摩尔⋅摄氏度）。
水具有相对较高的比热（对于液体为约4.2 J / g℃，对于固体为2.09J / g℃）。大多数金属具有低得多的比热（通常小于1 J / g·℃）。知道一种物质的质量（ m ）及其比热（ c ），就可以确定热量， q ，进入或通过测量热量散失前后的温度变化（Δ T ）离开物质：
如果物质获得热能，其温度将升高，其最终温度将高于其初始温度 T final ＆minus; T initial 的值为正，而 q 的值为正。如果物质失去热能，其温度会降低，最终温度会低于初始温度 T final ＆minus;。 T initial 的值为负，而 q 的值为负。
请注意，如果其他三个已知或可推导，则可以使用热量，比热，质量和温度变化之间的关系来确定这些量中的任何一个（不仅仅是热量）。
本文改编自 OpenStax 化学2e，第5.1节：能源基础和 OpenStax 化学2e，第5.3节：焓。
热能传递
Tags
Heat
Internal Energy
Measure
Substance
Thermal Energy
Temperature
Heat Transfer
Joules
Celsius
Kelvin
Calorimetry
Iron
Water
Thermal Equilibrium
Isolated System
Temperature Change
Heat Capacity
