浅谈热容量

当你咬到你最喜欢的热馅饼时,为什么你的舌头在馅料而不是硬皮上?通过检查热容量来解决这个谜团。

为了减少清洁时间,我喜欢用铝箔将烘焙用具排成一行。当我使用铝制蛋糕盘时,比如说要加热食物,我注意到在将它从烤箱中取出后,衬里比锅要凉爽得多。然而,我的铁或玻璃烤制品的热量是这样的,即使我使用我女儿在小学时给我的针织烤箱手套,我也能感受到它的散发。当我转移食物时,要小心避免不小心碰到它们,并且在我尝试清洁它们之前允许更长的冷却间隔。关于烘焙用具的加热和冷却的温度差异归因于它们的热容量。

所述的热传递,或从一个对象被与其温度有关。这种关系由直接比例常数C指定,称为热容,方程式为:

(1)Q =CΔT

Q表示热量,ΔT表示温度变化。C以每度的能量或每开尔文的能量来测量。例如,如果Q为焦耳且温度为开尔文,则C为J / K. 同样有效的单位是cal / o C或cal / K或Btu / o F,我们可以通过直接求解C来更容易地看到这种关系:

(2)C = Q /ΔT

回想一下,比热是材料的特征,使得具有高热值的物质比具有低值的物质更快地冷却。我们可以根据比热c和质量m来定义C:

(3)C = mc

这也告诉我们,比热c是每单位质量的热容量或C / m,这就是为什么c也被称为比热容的原因。将我们对热容量C的新定义代入等式(1)给出了:

(4)Q =mcΔT

注意,热容量不是通常意义上的容量。如果没有外面的手段,热量流入物体是不受限制的,这就是为什么你必须小心不要烧掉你的食物或煮沸的水,或者把巧克力留在阳光下。这也是火山森林火灾和熔岩如此危险的原因。热容量告诉我们提高物体温度所需的热量。它更像是均匀运动中的惯性或电阻,除了在这种情况下它是我们用来测量变化灵敏度的热量。

热取决于温度,但平均而言,对于铝,它是900 J / kg * K,这意味着需要900焦耳的热量来提高1千克的铝开尔文。对于铁或钢,它是447 J / kg * K,对于耐热玻璃,它是750 J / kg * K. 因此,对于设置为488.71 K或420度Farenenheit的烤箱,我的非常薄的铝箔比较重的铝饼盘更快地冷却。然而,我更重的饼干铁器和玻璃砂锅的产品保留了更好的热量,因为它们对变化的抵抗力较小,而且如果我不小心的话,我更容易燃烧自己。

水的比热为4186J / kg * K或1cal / g * o C,非常高。这种高阻力使得水在相同温度和相同质量下比另一种物质更慢地加热。它也使得冷却比类似物质更慢。这就是为什么热水瓶可以让你保持温暖的原因,它是你假日馅饼的水果馅中的含水量,而不是当你咬入它时会让你灼伤舌头的外壳。冰是2100 J / kg * K,另一个相对较高的惯性值使你的冰袋有效。

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