比热容公式是通过理想气体状态方程得出,具体推导过程如下:
1. 理想气体状态方程:pV = nRT。
2. 定义理想气体的摩尔热容为Cm和Cp,其中m表示摩尔质量,V表示体积,n表示摩尔数,R表示气体常数,T表示热力学温度。
3. 假设系统在微小时间Δt内经历微小过程,吸收热量ΔQ,温度升高ΔT。根据理想气体内能变化量等于吸热量的公式,有ΔU = ΔQ/T。
4. 由于理想气体不计分子势能,所以内能只与温度变化有关,即ΔU = ΔH - W。其中ΔH表示焓变,W表示外界对系统做的功。
5. 由于系统体积在微小时间内变化很小,所以ΔW = 0。因此ΔU = ΔH = ΔQ/T = mcΔT。
6. 由理想气体状态方程可得V = nV0/n0,其中n为摩尔数,V0为初始体积。代入上式可得ΔT = (ΔQ/mc) / (nV0/n0)。
7. 将上式两边同乘以时间变化量Δt并除以物质的量n,可得c = d(U/T)/dnV0。
8. 由于dnV0/dnT = R,所以c = R/(V0T)。
综上所述,比热容公式c = R/(V0T)是通过理想气体状态方程推导出来的。其中c表示比热容,R表示气体常数,V0表示初始体积,T表示热力学温度。此外,比热容还可以通过实验测定和查表得到。
比热容公式是用来描述物质在升高或降低一定温度时,吸收或释放的热量与其质量和温度变化量之间的关系。其公式为:Q=cmΔt,其中Q表示热量,c表示比热容,m表示质量,Δt表示温度变化量。
例题:一桶水在太阳下晒3小时后,温度从20℃上升到30℃,已知水的比热容为4.2×10^3J/(kg·℃)。求这桶水在这段时间内吸收的热量。
解:根据比热容公式,可得到这桶水在这段时间内吸收的热量为:
Q = cmΔt = 4.2 × 10^3J/(kg·℃) × 1kg × (30℃ - 20℃) = 4.2 × 10^4J
所以,这桶水在这段时间内吸收了4.2 × 10^4J的热量。