比熱容（英文：Specific Heat Capacity）是熱力學中常用的一個物理量，是指單位質量的物質升高或下降單位溫度所吸收或放出的熱量，表示物體吸熱或散熱能力。在熱力學和統計物理中，通常研究定壓熱容和定容熱容，分別是在壓強或體積恒定的情況下的熱容。有時也會用到摩爾熱容，表示每摩爾物質升高或下降單位溫度所吸收或放出的熱量。在國際單位制中，比熱容的單位為J/( 千克K)。是指在等壓（或等容）過程中，將單位質量的物質加熱1度時所需要的熱量。
英國化學家、物理學家約瑟夫?布萊克(Joseph Black)在1757年通過水和汞的混合實驗引入了比熱容。安托萬-洛朗·德·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）和皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（de Laplace）測試出各種物質包括水的熱容量與比熱并在1777年設計出了當時最精確的量度熱量的方法。杜隆、珀替和阿爾伯特·愛因斯坦等人都對比熱容進行了相關研究并發表了相關理論。
比熱容在工農業生產方面有廣泛的應用。例如，水的比熱容較大，有利于調節氣候和用作冷卻劑或取暖。材料的比熱容應用于對太陽能發電以及道路性能方面。比熱容同時對農業也影響巨大，可以應用到食品保鮮和生產中。此外，比熱容在武器冷卻系統中也有重要應用：第一次世界大戰和第二次世界大戰當中，一些武器使用的是水冷式槍管；一些戰斗機和轟炸機的引擎使用的是水冷式引擎，利用水的大比熱容特性有效吸收并散發熱量，保障武器系統的穩定運行。
歷史
英國化學家、物理學家約瑟夫?布萊克(Joseph Black)在1757年通過水和汞的混合實驗，澄清了溫度與熱是兩個不同的概念，提出了熱容量、潛熱等比熱容理論，并由其學生逐漸完善，最終引入了比熱容。
測試出各種物質包括水的熱容量與比熱的具體工作是由法國的安托萬-洛朗·德·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）和皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（de Laplace）完成的。他們在1777年設計出了當時最精確的量度熱量的方法，制造了冰量熱器，并將1磅（約合0.373kg）水升高1℃的所需要的熱量規定為1個熱量單位，稱作卡(cal)。
1819年杜隆（Dulong）和珀替（Petit）首先測量了13種固體材料室溫下的定壓比熱容值。他們發現定壓比熱容和原子量的乘積近似為常數。 之后對于溫度低于熔點溫度、 高于室溫的化合物和合金都得到類似結果。且化合物比熱容為各組元原子比熱容之和。合金原子比熱容等于各組成原子比熱容和其濃度乘積之和。杜隆一珀替定律直到1871年才被路德維希·玻爾茲曼所證實。
1901 年 ， 馬克斯·普朗克的量子理論認為振子的能量不是依經典理論預示的那樣連續變化的，而是僅以振動頻率ω和普朗克常數h的乘積變化的。 1907年，阿爾伯特·愛因斯坦（Einstein）將量子理論應用于固體原子或分子的熱振動。假設在一定溫度下，晶格中所有粒子都以相同的頻率獨立地振動。由此導出了室溫下與杜隆一珀替定律相同的比熱容值。在絕對零度時，比熱容以指數形式趨向于零。
1912年德拜（Debye）對阿爾伯特·愛因斯坦理論的原子以固有頻率振動的假設提出修正。根據波動學觀點，當波長大于原子間的距離時，可將晶體視為連續介質。德拜理論的基本假設就是晶體的所有振動方式都可應用連續介質模型處理，原子以不同頻率在晶格上振動，形成駐波，其頻率有最大值，稱為德拜頻率，最大頻率對應的波長不小于晶格間距L，因而認為固體是一個有限的連續彈性體，并據此推導了德拜比熱容公式。
定義
比熱容是熱力學中常用的一個物理量，表示物體吸熱或散熱能力。比熱容越大，物體的吸熱或散熱能力越強。在等壓（或等容）過程中，將單位質量的物質加熱1度時所需要的熱量稱為比熱容。換言之，單位質量的物體的熱容量叫作該物質的比熱容。
式中：為吸收（或放出）的熱量；是吸熱（或放熱）后溫度的變化量；是物體的質量。
在熱學的范圍中，一般常用的是以下三種比熱容。
定壓比熱容；在定壓條件下變化的比熱容。對于熱力學簡單體系，只要兩個自變量就可以確定其熱力學狀態的體系，即在壓強、比容，溫度中，如有兩個是獨立的自變量，則可用以下表達式
定容比熱容:在定容條件下變化的比熱容。在和上面相同的條件下，可表示為
飽和比熱容:物質沿飽和狀態線上各狀態點變化時所對應定義的比熱容。即當物質由在某一溫度（對應于相應的壓強）時的飽和狀態變化到相鄰一點的飽和狀態（對應于另一個溫度和壓強值)，體系的單位質量物質與外界的傳熱量和溫度變化之比。
相關概念
熱容
一個體系與外界因溫度差異面進行熱交換，使體系的溫度發生變化，這個變化過程的傳熱量與體系的溫度變化之比稱為該體系的熱容。如果體系的溫度變化范圍較大，則這個熱容是指在這一個溫度范圍內的平均熱容。而取在某一狀態下的熱容則是用平均熱容的極限概念：
其中不能作為狀態參數的導數來對待。
比熱容比
氣體的定壓比熱容和定容比熱容是熱力學過程中的兩個重要參量，它們的比值稱為氣體的比熱容比，用符號表示（即 )，它被稱為氣體的絕熱系數，它是一個重要的參量，經常出現在熱力學過程中，特別是絕熱過程中。通過測量，可以加深對絕熱、定容、定壓、等溫等熱力學過程的理解。
測量
測量物質比熱容的方法有很多種，且進行比熱容的實驗測量應遵循兩條原則 ：一是保持系統為孤立系統 ，即系統與外界沒有熱交換 ；二是只有當系統達到熱平衡時，溫度的測量才有意義。理想的絕熱系統往往是很難實現的，只要有溫差存在，總會發生系統與外界熱交換的現象 ，而不管系統與外界的熱交換是放熱還是吸熱，都會給測量結果帶來系統誤差。
測量方法
閃光法
閃光法可用來測量試樣的比熱容。具體方法是用一個已知比熱容的試樣作為參考樣使它和待測樣品的表面都涂有吸收率相同的極薄涂層（一般用膠體石墨），分別進行同樣的閃光加熱，測出兩次實驗的最大溫升及表征激光能量大小的信號，可得待測樣比熱容：
式中Cx，Cr分別為待測和已知比熱容，M為質量，是最大溫升值，Qx、Qr是表征能量大小的信號，腳標r表示已知（參考）樣品，x為待測樣品。
電熱法
電熱法測量液體比熱容的實驗裝置如圖1所示。電阻絲兩端電壓為，通過的電流為，通電時間為，則電阻絲釋放的熱量為
(1)設被測液體質量為，比熱容為，系統其他附件 (內筒、攪拌器 、電阻絲等 )總質量為，比熱容為，測量過程中系統與外界無熱交換時有
其中和為被測液體的初溫和末溫 。
物質比熱容是指單位質量的物體升高或下降單位溫度所吸收或釋放出的熱量。因此，根據比熱容的定義可以用已知質量的被測物體溫度升高或下降ΔT，通過熱量計量儀或其他已知比熱、質量的物質發生相應的溫升或溫降，計算出被測物質在此過程釋放或吸收的熱量，從而間接計算出比熱容。
準穩態方法
若熱力系統中每點的溫度隨時間的變化可表示為則此時熱力系統所處的狀態稱為準穩狀態，簡稱準穩態。在準穩態熱力系統中取一個微元體 ，則微元體在時間吸收的熱量為
式中：式中：為熱力系統的初始溫度；為時間；為常數。 是物質的比定壓熱容；為熱力系統的總質量；Q為系統溫度變化率為 時質量所吸收的總熱量。
DSC法
示差掃描量熱技術（簡稱DSC），其原理是將待則試樣和參比物以一定的速度升（降）溫，在保證兩者的溫度差恒為零的條件下，記錄兩者的功率差時間（或溫度）曲線及試樣升溫（或降溫）過程中吸收（或放出）的熱量，即Q-T曲線或Q-t和T-t聯合曲線，求得試樣的比定壓熱容；
式中是輸入試樣的熱流速率（J/s）；是試樣的質量（kg）；是升溫速率（K/s）。
為提高測量精度，可采用比較法，即用已知比熱容的標準物質，如人造藍寶石等來標定儀器。
測量儀器
JSBR-1金屬比熱容測量儀
JSBR-1金屬比熱容測量儀主要由以下部分組成： 1.熱源，采用75W電烙鐵改制而成，利用底盤支撐固定并可以上下移動；2.實驗樣品，直徑5mm，長30cm的小圓柱體，其底部鉆一個深孔便于安放熱電偶，而熱電偶的冷端放于冰水混合物內；3.銅－康銅熱電偶；4.熱電偶支架；5.防風容器；6.三位半數字電壓表。
FD-NCD-II空氣比熱容比測定儀
FD-NCD-II 型空氣比熱容比測定儀由擴散硅壓力傳感器、AD590集成溫度傳感器、電源、容積為1000 mL左右的玻璃瓶、打氣球及導線等組成。
單位
在國際單位制中，選取在等壓過程中（或等容過程中），將1kg質量的物質加熱1K，需要1J熱量時的比熱容定為比熱容的單位。
單位換算
比熱容表
應用
太陽能發電
聚光太陽能熱發電是一種大規模、具有商業可行性的發電模式。聚光太陽能熱發電擁有蓄熱系統能持續不間斷供電，電力品質良好，因而比風力發電和太陽能光伏發電更有競爭力。由于傳熱蓄熱技術是其中的一項關鍵技術，選擇熱性能良好、價格低廉的傳熱蓄熱介質也就顯得尤為重要。熔融鹽因具有廣泛的使用溫度范圍、低蒸氣壓、大熱容量、低黏度、良好的穩定性等諸多特性而受到人們的廣泛關注。其中，西班牙的 CESA-1 電站，美國的MESS電站2和 Solar Two電站3等均使用熔鹽作為蓄熱介質，這些電站的成功運行為熔鹽蓄熱提供了大量寶貴資料，也驗證了熔鹽作為太陽能熱發電系統蓄熱介質的可行性及優越性。
路用性能
環境溫度的變化可直接影響道路的路用性能，而道路材料的熱性能直接決定其在外界溫度不斷變化下的道路服務性能。材料的熱性能對路面材料的選擇和設計、施工技術和修復周期、城市氣候研究等至關重要。選擇具有適當熱性能的路面材料可以有效解決城市熱島效應(UHI)問題。國外已有研究表明，路用材料熱性能的相關參數，特別是導熱系數和比熱容，是檢驗或預測路面熱狀況的重要材料參數。其中，比熱容是指均相物質在沒有發生相變化和化學變化條件下每升高1℃所需的熱量，可用于評價路面層瞬態熱流的熱學性能，美國國家合作公路研究計劃(NCHRP)建議將比熱容、熱導系數等熱性能參數作為路面材料性能的輸入參數。
食品
食品的比熱容在其加工、流通、保鮮環節起著重要的作用。在食品的殺菌、冷凍、干燥等單元操作中都伴隨著很多加熱和冷卻環節，其設備和物料都會有從高溫向低溫部位的熱量傳遞，需要預測干燥或冷卻的速率及研究物料內部溫度分布的規律，尤其在用加熱的方法進行殺菌時，還會出現諸如蛋白質變性和微生素破壞等劣化現象。因此，對食品熱物性的研究對于設計食品的制冷、凍結及冷鏈系統有重要的作用。
農業
土壤的比熱容是指單位質量或原狀體積土壤溫度升高1°C所需的熱量。在實際的農業生產中，土壤的成份是化學物質與水的混合且含水量不同的土壤對農業生產的影響是不同的。土地在凍結和熔解過程中吸收或者放出的熱量往往會在很大程度上影響氣象和氣溫。因此，測量含水土壤的比熱對于實際的生活有一定的現實意義。
參考資料 >
產品詳細介紹.上海復旦天欣科技有限公司.2024-01-07