紡織纖維的比熱容（specific heat）、比熱及其影響因素

一、比熱容、比熱的基本概念
; V) z( S1 K0 P3 ~+ n比熱容簡(jiǎn)稱(chēng)比熱，指單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。此概念在物理學(xué)中有著(zhù)清晰的規定：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高１℃吸收的熱量為此物質(zhì)的比熱容（specific heat），用符號“ｃ”表示，單位是Ｊ／（ｋｇ·℃），紡織上常用Ｊ／（ｇ·℃）作為單位。由于定容比熱容和定壓比熱容對于固體而言所存在的差異可以忽略不計，因此在下面的討論中不再加以區分。
! m8 O( S( G2 @0 |  g+ {纖維材料的比熱容隨環(huán)境條件的變化而變化，不是恒量。同時(shí)，它又是纖維材料、空氣、水分三者混合體的綜合值。所以纖維材料的比熱容是一個(gè)條件值，即條件不同，其數值不同。如果要比較不同纖維比熱容的大小，則應當在相同的條件下測試。幾種常見(jiàn)干燥纖維在２０℃環(huán)境下的比熱容見(jiàn)下表，且從表內數據可以看出，各種干燥紡織材料的比熱容基本是相近的，其數值處于靜止空氣和水之間。纖維、空氣、水分三者比例的不同將導致纖維材料比熱的不同。
比熱容的大小，反映了纖維材料釋放、儲存熱量的能力，或者溫度升降的緩沖能力。隨比熱容增加，纖維材料升高１℃需要吸收的熱量隨之增加，那么降低１℃所釋放的熱量也隨之增加，且吸收和放出的熱量是相等的。在吸熱（放熱）速度相同的條件下，較大比熱容的纖維材料升溫（降溫）速度較慢（需要較長(cháng)的時(shí)間），所以其在溫度快速波動(dòng)的場(chǎng)合，具有較高的保持溫度平穩變化的能力，如在干燥的內陸地區晝夜溫差較大，而濕潤的沿海城市晝夜溫差較小一樣。比熱容的大小和織物的接觸冷暖感密切相關(guān)。

幾種干纖維材料的比熱容

材料	比熱容［Ｊ／（ｇ·℃）］	材料	比熱容［Ｊ／（ｇ·℃）］
棉	１．２１～１．３４	錦綸６６	２．０５
亞麻	１．３４	芳香聚酰胺纖維	１．２１
漢（大）麻	１．３５	滌綸	１．３４
黃麻	１．３６	腈綸	１．５１
羊毛	１．３６	丙綸①	１．８０
桑蠶生絲	１．３８～１．３９	玻璃纖維	０．６７
精煉蠶絲	１．３８６	石棉	１．０５
黏膠纖維	１．２６～１．３６	靜止空氣	１．０１
醋酯纖維	１．４６４	水	４．１８
錦綸６	１．８４	—	—

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①在溫度為５０℃時(shí)測量的結果。

2 V  g% Z) n6 D1 C二、 響比熱容的因素
* O2 @& H3 w; Z! O% O1 U% \: Y4 `１．環(huán)境溫度的影響　
( N6 T0 |  V, w4 O/ f3 z, x* d隨著(zhù)溫度的提高，纖維材料的比熱容將逐漸增大，而且以玻璃化轉變溫度為標志分界點(diǎn)，在低于玻璃化轉變溫度區間，隨溫度升高，比熱容的增加較慢；接近玻璃化轉變溫度時(shí)，比熱容增加較快；在玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉換區間，比熱容增加最快，且完成轉換之后，其值的增加將逐漸變慢。由此可見(jiàn)比熱容隨著(zhù)溫度提高的變化規律呈臺階式上升。一般認為隨溫度升高，纖維內部大分子的運動(dòng)能力和彼此之間的結構（如相變）狀態(tài)發(fā)生了改變，可以容納更多的熱能，而且這種變化具有階躍特征（即不是連續的，是量子化的能級躍遷），同時(shí)需要注意的是水分子的進(jìn)入會(huì )使這種變化更加明顯。

２．環(huán)境相對濕度的影響　
* w7 u( l( W8 v  e! `" B) h) y相對濕度的變化會(huì )導致纖維材料內部水分多少的變化，而水的比熱容比纖維的大，為常見(jiàn)纖維的２～３倍，所以纖維的比熱容隨回潮率的增加而變大，其關(guān)系近似于線(xiàn)性關(guān)系，用下式進(jìn)行估算。
6 k) n4 ?- Q" q6 i. m" E/ W0 y; aＣ＝（１００·Ｃ０＋Ｗ·ＣＷ ）/(１００＋Ｗ )
式中：Ｃ———回潮率為Ｗ時(shí)的比熱容，Ｊ／（ｇ·℃）；
Ｃ０———干纖維的比熱容，Ｊ／（ｇ·℃）；
5 V% }' f/ w- k1 S, @. }ＣＷ———水的比熱容，Ｊ／（ｇ·℃）；
- w* x" z' j+ ~8 jＷ———纖維的回潮率，％。
紡織材料吸收水分或放出水分時(shí)，水由氣態(tài)變固態(tài)的凝結熱和由固態(tài)變氣態(tài)的蒸發(fā)熱不計在比熱容中。
3 r. k; @7 b+ }; F! o4 U, m2 c３．纖維中孔洞和纖維間縫隙的影響　
纖維中孔洞和纖維間縫隙的存在，使空氣滯留其中，靜止空氣的比熱容比纖維小，所以一般隨孔隙率增加，比熱容下降，升溫速度提高，纖維及其集合體的接觸冷感隨之下降，但是當其中的空氣形成對流之后升溫的速度將會(huì )減緩。