度攝氏；或1仟克的純水上升1℃需要4200焦耳的熱量。熱能及其傳播 Heat Transfer
物體的溫度升高，需要能量，該物體的能量也隨即增大，這些能量會從高溫的物體流向低溫的物體。
熱能的量度單位
熱能的量度單位有卡路里(Calorie)、焦耳(Joule)和英熱單位(Btu)。三者的換算如下表所示：
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Calorie |
Joule |
Btu |
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Calorie |
1 |
4.186 |
0.003968 |
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Joule |
0.2341 |
1 |
0.00098 |
|
Btu |
252 |
1055 |
1 |
焦耳的定義
一個焦耳的熱量可以使1仟克質量的純水升高度攝氏；或1仟克的純水上升1℃需要4200焦耳的熱量。
熱量（Quantity of Heat）
一個物體獲得或放出熱能多少，或能夠傳遞熱能多少的量，叫做熱量。
質量、溫度、物質種類和熱量的關係
同一物質，溫度相同時，則物質的質量大，所能傳遞的熱量也愈多。
物質質量相同時，溫度升得愈高，它所需要的熱量也愈多。
不同的物質，質量相同時，每升高溫度1℃，所需的熱量是不同的。
結論：
某一種物質所能放出或獲得的熱量之多少，和溫度、質量、物質的種類都有關係。
電能轉化為熱能
現代城市普遍使用電能轉化為熱能供生活需要，例如電熱水壺、電飯煲、電熱沐浴熱水器、電熱烤爐、等等。各種電器都注記輸入功率為若干kW；所有電熱器具會把所有輸入電能轉化為熱能，功率為 1 kW的電熱器具每秒鐘提供1kJ的熱能作加熱用途。
習題1：
1-1 某牌號的電熱水壺的容量是1.7公升，功率為 1.7 kW，問這電器在通電後每秒鐘可以產生多少焦耳的熱能？
1-2 某牌號的電熱火鍋的功率是 1.45 kW，問這電器在通電後每分鐘可以產生多少焦耳的熱能？
1-3 某牌號的電熱烤爐的功率是 3.25 kW，問這電器在通電後每小時可以產生多少焦耳的熱能？
熱容量（Thermal Capacity）
物體每升高1℃所需的熱量稱為是物質的熱容量。不同物質有不同的熱容量。
單位： 焦耳/℃，J/℃
比熱（Specific Heat Capacity）
使質量為1仟克的物質，溫度升高1℃或1K所需的熱量，稱為該物體的比熱。
單位： 焦耳/仟克℃，J/kg℃
比熱的計算公式：
m = 物體的質量 (仟克) (kg)
t1 = 物體的初溫 (℃)
t2 = 物體吸熱後的溫度 (℃)
H = 需要的熱量 (J) (焦耳)
S = 物體之比熱 (J/kg℃)
比熱：
S =
(J/kg℃)
常見物質的比熱（unit：J/kg℃）
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固體 |
比熱 |
液體 |
比熱 |
氣體 |
比熱 |
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冰 |
2100 |
水 |
4200 |
空氣 |
1006 |
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玻璃 |
700 |
海水 |
3900 |
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橡膠 |
1700 |
水銀 |
140 |
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|
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石蠟 |
2900 |
酒精 |
2500 |
|
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|
石塊 |
900 |
乙醚 |
2400 |
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鐵 |
470 |
松節油 |
1760 |
|
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鋼 |
450 |
甘油 |
2436 |
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銅 |
390 |
石蠟油 |
2186 |
|
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黃銅 |
380 |
硫酸 |
1390 |
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|
銀 |
240 |
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|
鋁 |
920 |
|
|
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|
鋅 |
380 |
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|
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鎳 |
460 |
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白金 |
130 |
|
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|
鉛 |
130 |
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例1:
有一件物體，它的質量為2 kg，需要192千焦耳之熱量才能將它的溫度從20℃上升至420℃，求該物體之比熱。
m = 2 kg
H = 192千焦耳 = 192000 J
t1 = 20℃（初溫度）
t2 = 420℃（末溫度）
t2 - t1（溫度差）= 420℃ - 20℃ = 400℃
比熱
=
S =
= 
= 240 J/kg℃
答：該物體之比熱是240 J/kg℃（銀）
例2:
質量為5 kg的鋼件需要進行熱處理，先把它加熱到600℃，然後再使它逐漸冷卻到20℃，問鋼件在冷郤過程中向外放熱多少焦耳？已知鋼的比熱S = 450 J/kg℃。
m = 5 kg
S = 450 J/kg℃
t1 = 600℃
t2 = 20℃
溫度差 = t2 - t1= (20 - 600)℃ = -580℃
熱量 = 比熱 ×質量 ×溫度差
= 450 ×5 ×(-580)
= -1305000焦耳（負號表示鋼件放熱）
答：鋼件在冷郤過程中放出之熱量是1305千焦耳
混合量熱原理
物體散失熱量 混合後 物體吸收熱量。
例1:
質量為0.1千克，比熱為378 J/kg°C的量熱器，盛有20℃的水，比熱為4200 J/kg°C，水的質量是0.2千克，將質量是0.1 kg溫度是100℃的金屬塊投入熱量器內，測得混合後穩定溫度是24℃，求金屬的比熱。
混合後的溫度 t = 24℃
冷物體吸收的熱量 = m1S1(t - t1) + m2S2(t - t1)
熱物體放出之熱量 = m3S3(t2 - t)
∴ m3S3(t2 - t) = m1S1(t - t1) + m2S2(t - t1)
(0.1) S3 (100 - 24) = (0.1)(378)(24 - 20) + (0.2)(4200)(24 - 20)
S3 =
= 462 J/kg℃
金屬塊之比熱是462焦耳/千克℃
溫習1:
1-1. 將0.5 kg質量的一塊鋼料加熱至800℃，投入15℃1千克的水中，問水的溫度上升了幾度（鋼的比熱 = 450焦耳/千克℃）？
H = (450)(0.5)(800 - y) (鋼料放出的熱量)
= 180000 - 225y
H = (4200)(1)(y - 15) (水的吸收熱量)
180000 - 225y = 4200y - (4200)(15) (放出熱量=吸收熱量)
4425y = 243000
y = 54.9℃
∴ 水的溫度上升了39.9℃
1-2. 將50克0℃的水加熱至80℃，共需熱量若干焦耳。
S =
H = (4200)(
)(80 - 0)
= 16800 J
1-3. 40℃的水20千克和100℃的水6千克，混合在一起設無任何熱量的散失，求它們混合後的穩定溫度。
(4200)(20)(y - 40) = (4200)(6)(100 - y)
20y - 800 = 600 - 6y
26y = 1400
y = 53.8℃
1-4.
一比熱為400 J/kg°C的銅塊0.04 kg熱至200℃時放入一質量為0.06 kg的銅量熱器內，量熱器盛10℃的水0.05 kg（水的比熱為4200 J/kg°C）。設無熱量的散失，求混合溫度。
銅塊失熱 = 量熱器吸熱 + 水吸熱
m1S1(200 - t) = 0.06 ×400(t - 10) + 0.05 ×4200(t - 10)
0.04 × 400(200 - t) = 24t - 240 + 210t -2100
3200 - 16t = 234t - 2340
5540 = 250t
t = 22.16℃
1-5.
一質量為0.1 kg的金屬塊，熱至100℃時投入一質量為0.3 kg的銅量熱器中，量熱器內盛0.15 kg，溫度為12℃的油，若混合後的穩定溫度為20℃。設金屬塊及量熱器的比熱分別為380及400 J/kg°C，求油的比熱。
0.1 ×380(100 - 20) = 0.3 ×400(20 - 12) + 0.15 ×S(20 - 12)
3040 = 960 + 1.2S
1.2S = 2080
S= 1733.3 J/kg°C
熔解和凝固
物質從固態變成液態的過程叫做熔解。從液態變成固態的過程叫做凝固。熔解時之溫度稱為熔點（melting point）。凝固時之溫度稱為凝固點（solidifying point）。
熱不但能使物體之溫度及體積發生變化，且能改變物質之狀態，許多物質都能以三態存在。
固態 ---> 液體 ---> 氣體
熔解熱和凝固熱
液態和固態物質的這種內能的變化，傳遞而出現了在熔解和凝固時，溫度不變的情況，引出一個潛熱（specific latent heat）的概念。
單位質量的固體，在熔點時，熔解為同溫度的液體，所需要的熱量，叫做熔解熱（heat of fusion）。
單位質量的液體在凝固點時，凝固為同溫度的固體，所放出的熱量叫做凝固熱（heat of solidification）。
熔解潛熱（Latent heat of fusion）
冰熔化成水時，要吸收潛熱。每kg冰需要叫收336000 J便可以變成同溫度的水，同樣1 kg 0℃的水凝結成0℃的冰時，也放出同量的熱能，這些熱能稱為冰的潛熱。
冰潛熱 = 336000 J/kg
幾種物質的熔解熱（KJ/Kg）
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物質 |
熔解潛熱 |
物質 |
熔解潛熱 |
|
黃磷 |
21 |
鉑 |
113 |
|
鉛 |
26 |
鈉 |
116 |
|
錫 |
59 |
銻 |
164 |
|
金 |
67 |
銅 |
176 |
|
鑄鐵 |
97 |
鎢 |
193 |
|
銀 |
105 |
鐵 |
277 |
|
鋁 |
388 |
冰 |
336 |
|
氧 |
14 |
鎂 |
3024 |
習題2：
2-1 把一千克的水從20℃加熱至80℃，問共吸熱幾多焦耳？
2-2 同一物質的「蒸發潛熱」和「熔化潛熱」比較，那一個大？
2-3 相同質量的水蒸汽凝結成水放出的熱量多、還是水變成蒸汽需要的熱量多？
2-4 用吸熱方法把20℃的水製成0℃的冰塊，每件冰塊重五公斤，問造一件冰塊要吸熱幾多焦耳？
2-5 把1公升溫度為90℃的水加入冰塊，最後的混合物的溫度是40℃，問加入的冰塊重幾多克？
熱的傳播
熱能可以通過三種方式傳播，即「傳導」、「對流」、「輻射」。
傳導
金屬是優良的傳熱媒介，把金屬如銅、鋁或鐵的棒的一端加熱，很快便在另一端感受到熱力。因為熱經過金屬棒傳到較冷的另一端，這種現象稱為「傳導」。
最佳的傳熱媒介是銀，其次是銅、鋁等金屬，塑膠、植物纖維(棉、麻等)的傳熱能力都很低。氣體如氧、氮、氫、空氣(氮氧混合物)的傳熱能力更低。發泡膠(foamed plastic)是許多細小塑膠氣泡構成，氣泡內面是氣體，所以傳熱能力比較同厚度的塑膠低。「棉被」和「鶴絨被」能夠保暖主要是纖維之間有薄的空氣存在，其保暖效果比結實的毛氈更佳。
對流
在流體—水、空氣等的底部加熱，受熱的部分體積增大，變得較輕而向上流動，較冷的部分向下沉。熱量因而從熱的部份移至冷的部份，這種現象稱為「對流」。對流現象存在於地球的海洋、湖泊和大氣層。用火焰把水壺內的水加熱，主要是由於有水的對流作用才比較迅速把水溫提升。通常流體需要有大的體積，對流現象才會顯著。
輻射
熱的物體，把能量用「量子」的形式向四周發放，這種能量傳遞的方向在真空仍然進行，這種現象稱為「輻射」。太陽令地球溫度增加是太陽的能量向地球輻射的結果。輻射遇到物質，會被物質吸收，但該物質亦同時發出輻射，吸收多於發出時能量便積聚在該物質，其中一個結果是該物質的溫度升高。
習題3：
3-1 一杯熱水在桌上逐漸冷卻，水的熱量怎樣經過傳導、對流和輻射散走？
3-2 為什麼熱的食物放在桌上會漸漸冷卻，試舉出一個方法把食物的冷卻減緩。
3-3 為什麼相同重量和相同面積的「鶴絨被」比毛氈溫暖？
3-4 兩種電熱水壺同樣具有2.2kW的功率和容水量，一種是水在不銹鋼套內並接受套外的電阻加熱，另一種使用浸入水中電熱器加熱，問兩者把水燒至沸騰的時間是否一樣？如答案為“否”，問何種較快沸騰？
3-5 根據房間的空氣容量及冷氣機的製冷能力，計算得把「空房間」降低10℃的時間是20分鐘；但是實際測試時，在日間測試得到的時間是26分鐘，在晚間測試得到的時間卻是22分鐘，為何有這些差別？