比热 (Specific Heat),又称为比热容,比热容量 (Specific Heat Capacity),是热力学研究中,用来表示物体吸热或散热的重要指标。比热越大,代表物质吸热、散热的能力越强。比热的国际单位是 J/(kg·K),也就是一公斤的物质,使其温度上升 1K 度所需要的能量。计算比热容,一般使用量热仪,如,热示差扫描量热仪 (DSC) ,并测量某一质量的物质,在升降温过程中,所吸收(释放)的热量。
测量比热的仪器,一般会选择热示差扫描量热仪 (DSC) 然而,使用一般DSC测试比热的资料准确度不高,误差可能达到10%,甚至更大。这是因为一般DSC的热流感测器,一般只在仪器底部装置热电偶,因此只能探测到坩埚/样品容器底部的热交换,全面性的状况。尤其像热绝缘 (Thermal Insulation) 的材料,更是不容易,因为这些材料通常是多孔隙的构造,同时也是低热容量、低导热绿的材料。
在 DSC 的量测中,我们会假设热焓测量,是在一个总体热含系统中进行 (Lumped-Heat-Capacity System),也就是将样品视为一整块的等温体 (等温块状系统)。然而,我们知道,在很多状况下,样品的温度分布,并不是这么回事,只有单一面有热电偶的 DSC 测量方法,显然跟实际情形会有一些落差,并影响测量的可靠度。
以一般DSC来测量、计算比热容的问题有三:
SETARAM 的 C80 卡尔维式三维量热仪 (3D CALVET Calorimeter),是新一代的精密量热仪,采用三维全包覆式的量热方式,在仪器中,装置 9 x 38 个热电偶 (由上到下共九个环,每个环放置38个热电偶),在层层包覆下,测量样品的吸热、放热能量。对于外型不规则,或者热传导不易平衡的样品,C80 能够最大限度发挥其效用,并且精准提供可靠的测量结果,以计算物质的比热。
更多有关 C80 微量热仪的技术资料,请参考本文“DSC 的进化 - C80 卡尔维式三维量热仪”,以及 C80微量热仪产品页。
另外,对于金属、氧化物形成过程的比热研究,我们还有滴落式量热仪,MHTC 96。这部仪器能够测量金属浴中的金属 (合金形成研究),氧化物浴中的氧化浴 (氧化物形成研究),执行比热计算,热绝缘的比热,或热平衡的计算。更棒的是,这部仪器有360/420uL的超大容量样品槽。关于产品详情,请参考 MHTC 96 产品页。