为什么海边的夏天比内陆凉快？
夏天正午，沙滩烫得没法光脚走，海水却还是凉的；到了夜里，沙子很快变凉，海水仍然温温的。同样晒一天太阳，沙子和海水的温度变化差这么多，是因为不同物质升高同样的温度，需要吸收的热量不一样。
比热容
一定质量的物质吸收热量后，温度会升高。单位质量的某种物质温度升高 1 °C 所吸收的热量，叫做这种物质的比热容specific heat capacity，用 c 表示，化学里的单位常用 J/(g·°C)。水的比热容是 4.18 J/(g·°C)：1 g 水升高 1 °C，要吸收 4.18 J 的热量。
由比热容的定义，物质吸收或放出的热量为
其中 m 是质量，ΔT = T末 − T初 是温度的变化。温度升高时 ΔT > 0，q > 0，物质吸热；温度降低时 ΔT < 0，q < 0，物质放热。温度差 1 °C 和 1 K 相同，所以 ΔT 用 °C 和用 K 算出来一样。
整个物体温度升高 1 °C 所吸收的热量叫热容heat capacity，等于 mc，它和物体的大小有关；比热容只和物质的种类（和状态）有关。
常见物质的比热容
下表是 25 °C 时的数值：
| 物质 | c / (J/(g·°C)) |
|---|---|
| 水（液态） | 4.18 |
| 铝 | 0.897 |
| 铁 | 0.449 |
| 锌 | 0.388 |
| 铜 | 0.385 |
| 银 | 0.235 |
| 金、铅 | 0.129 |
水的比热容比金属大得多，这和水分子之间的氢键有关（2.4.8 节）：吸收的能量有很大一部分用来拉伸、打断氢键，而不是全部用来加快分子的运动。所以水升温慢、降温也慢，汽车发动机用水冷却，海边的气温变化也比内陆小。
物态变化时的热
1.2.2 节的加热曲线上，冰熔化、水沸腾时温度保持不变，吸收的热量用来克服粒子之间的作用力，而不是升高温度，所以这时不能用 q = mcΔT。物态变化吸收或放出的热量按物质的量计算：
式中 n 是物质的量（mol），ΔH相变 是 1 mol 物质发生这种物态变化时吸收或放出的热量，单位 kJ/mol（kJ/mol 的含义见 2.10.2 节）。
水的熔化焓为 6.01 kJ/mol（0 °C），汽化焓为 40.7 kJ/mol（100 °C）。汽化焓比熔化焓大得多：汽化要把分子完全拉开，熔化只需要让分子能够相对移动。
先比较：同样吸收热量，100 g 的水、铝和铜谁升温最多？再切换到“计算”，已知任意四个量求第五个：
和美国教材的不同
- 人教版物理用 J/(kg·°C) 作比热容的单位，水取 4.2 × 10³ J/(kg·°C)。化学用 J/(g·°C)，水取 4.18 J/(g·°C)，两者只差在 g 和 kg 的换算。
- 美国化学教材用 J/(g·°C) 或 J/(g·K)，水取 4.18 或 4.184。AP 公式表给出 q = mcΔT，但不给水的比热容，需要时题目会给。
- 美国教材把熔化焓、汽化焓写作 ΔHfus、ΔHvap，常用 kJ/mol；人教版物理用“熔化热”“汽化热”，单位常用 J/kg。
例题 1：烧一壶水
把 250 g 水从 20.0 °C 加热到 100.0 °C，需要吸收多少热量？
-
公式。 q = mcΔT。水的比热容 c = 4.18 J/(g·°C)，单位里的 g 说明质量要用 g。
-
温度变化。 末温减初温：
-
代入公式。
-
换成 kJ。 q = 83.6 kJ。q > 0，水吸热。
-
对比汽化。 如果还要把这些水全部烧成水蒸气，还要再吸收
比升温的热量多得多。
-
常见错误。 把末温 100.0 °C 当成 ΔT，算出 104.5 kJ。ΔT 是温度的变化量。
例题 2：这是什么金属？
一块 45.0 g 的金属吸收了 1.00 × 10³ J 的热量，温度从 25.0 °C 升高到 74.5 °C。它可能是什么金属？
-
思路。 比热容是物质的特性，求出 c 再查表。由 q = mcΔT 变形：c = q ÷ (mΔT)。
-
温度变化。
-
求比热容。
单位：J ÷ (g × °C) = J/(g·°C)。
-
查表。 和铁的比热容 0.449 J/(g·°C) 一致，可能是铁。
-
想一想。 金属的比热容只有水的约 1/9。同样吸收 1000 J，45 g 水只升高约 5 °C，这块铁却升高了近 50 °C。
- 10 g 水升高 10 °C
q = 10 × 4.18 × 10 = 418 J。
- 20 g 水升高 10 °C
质量加倍，热量加倍：836 J。
- 100 g 水升高 10 °C
q = 100 × 4.18 × 10 = 4180 J = 4.18 kJ。
- 1 kg 水升高 1 °C
q = 1000 × 4.18 × 1 = 4180 J = 4.18 kJ。
- 100 g 水吸收 418 J
ΔT = 418 ÷ (100 × 4.18) = 1 °C。
- 50 g 水吸收 418 J
ΔT = 418 ÷ (50 × 4.18) = 2 °C。
- 10 g 水吸收 418 J
ΔT = 418 ÷ (10 × 4.18) = 10 °C。
- 200 g 水吸收 836 J
ΔT = 836 ÷ (200 × 4.18) = 1 °C。
常见误区
误区 1：“比热容大的物质升温快。” 正好相反。比热容大，吸收同样的热量，温度升高得少。水的比热容大，所以升温慢、降温也慢。
误区 2：“ΔT 用摄氏度和用开尔文算出来不一样。” 温度变化 1 °C 就是 1 K，ΔT 用哪个单位都一样。但温度本身不能混用：20 °C 不等于 20 K。
误区 3：“放热时热量也写正值，所以 ΔT 总是正的。” 按体系的符号约定，ΔT = T末 − T初。物体放热时温度降低，ΔT < 0，q < 0。
即时小测
质量相同的铜块和铝块吸收相同的热量，哪一块温度升得多？
铜的比热容（0.385）比铝（0.897）小，吸收同样的热量，铜的温度升高得多。
50.0 g 水从 25.0 °C 降到 15.0 °C，水的热量变化 q 是？
ΔT = 15.0 − 25.0 = −10.0 °C，q = 50.0 × 4.18 × (−10.0) = −2090 J = −2.09 kJ。负号表示水放出了热量。
小结
- 比热容 c 是单位质量的物质升高 1 °C 吸收的热量；水的比热容是 4.18 J/(g·°C)，比金属大得多。
- q = mcΔT，ΔT = T末 − T初：吸热 q > 0，放热 q < 0。比热容越大，吸收同样的热量升温越少。
- 物态变化时温度不变，q = n·ΔH；水的熔化焓 6.01 kJ/mol，汽化焓 40.7 kJ/mol。
通往 AP（以后再看）
AP 公式表给出 q = mcΔT（6.4）。水的比热容不在公式表上，题目会给出，通常是 4.18 J/(g·°C)。AP 6.5 要求计算物态变化的热量（q = nΔH），并用分子间作用力解释为什么汽化焓比熔化焓大。题目常让你分别算加热曲线上每一段的热量，再加起来。
数据来源：比热容、熔化焓和汽化焓取自 CRC 手册。