纺织纤维的比热容（specific heat）、比热及其影响因素

一、比热容、比热的基本概念
比热容简称比热，指单位质量物质的热容量。此概念在物理学中有着清晰的规定：单位质量的某种物质温度升高１℃吸收的热量为此物质的比热容（specific heat），用符号“ｃ”表示，单位是Ｊ／（ｋｇ·℃），纺织上常用Ｊ／（ｇ·℃）作为单位。由于定容比热容和定压比热容对于固体而言所存在的差异可以忽略不计，因此在下面的讨论中不再加以区分。
! l% X9 l* D* [' l) q$ D" q纤维材料的比热容随环境条件的变化而变化，不是恒量。同时，它又是纤维材料、空气、水分三者混合体的综合值。所以纤维材料的比热容是一个条件值，即条件不同，其数值不同。如果要比较不同纤维比热容的大小，则应当在相同的条件下测试。几种常见干燥纤维在２０℃环境下的比热容见下表，且从表内数据可以看出，各种干燥纺织材料的比热容基本是相近的，其数值处于静止空气和水之间。纤维、空气、水分三者比例的不同将导致纤维材料比热的不同。
, `& ~$ ]$ s: e( m, C  i# J比热容的大小，反映了纤维材料释放、储存热量的能力，或者温度升降的缓冲能力。随比热容增加，纤维材料升高１℃需要吸收的热量随之增加，那么降低１℃所释放的热量也随之增加，且吸收和放出的热量是相等的。在吸热（放热）速度相同的条件下，较大比热容的纤维材料升温（降温）速度较慢（需要较长的时间），所以其在温度快速波动的场合，具有较高的保持温度平稳变化的能力，如在干燥的内陆地区昼夜温差较大，而湿润的沿海城市昼夜温差较小一样。比热容的大小和织物的接触冷暖感密切相关。

几种干纤维材料的比热容

材料	比热容［Ｊ／（ｇ·℃）］	材料	比热容［Ｊ／（ｇ·℃）］
棉	１．２１～１．３４	锦纶６６	２．０５
亚麻	１．３４	芳香聚酰胺纤维	１．２１
汉（大）麻	１．３５	涤纶	１．３４
黄麻	１．３６	腈纶	１．５１
羊毛	１．３６	丙纶①	１．８０
桑蚕生丝	１．３８～１．３９	玻璃纤维	０．６７
精炼蚕丝	１．３８６	石棉	１．０５
黏胶纤维	１．２６～１．３６	静止空气	１．０１
醋酯纤维	１．４６４	水	４．１８
锦纶６	１．８４	—	—

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$ J$ R7 C- q3 j" ]- j

①在温度为５０℃时测量的结果。

2 F( v# @3 d, t3 h1 i4 \二、 响比热容的因素
$ J: O5 N1 T$ W  a１．环境温度的影响　
随着温度的提高，纤维材料的比热容将逐渐增大，而且以玻璃化转变温度为标志分界点，在低于玻璃化转变温度区间，随温度升高，比热容的增加较慢；接近玻璃化转变温度时，比热容增加较快；在玻璃态向高弹态转换区间，比热容增加最快，且完成转换之后，其值的增加将逐渐变慢。由此可见比热容随着温度提高的变化规律呈台阶式上升。一般认为随温度升高，纤维内部大分子的运动能力和彼此之间的结构（如相变）状态发生了改变，可以容纳更多的热能，而且这种变化具有阶跃特征（即不是连续的，是量子化的能级跃迁），同时需要注意的是水分子的进入会使这种变化更加明显。
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8 E5 V! b8 q. R4 z+ {+ o6 P２．环境相对湿度的影响　
相对湿度的变化会导致纤维材料内部水分多少的变化，而水的比热容比纤维的大，为常见纤维的２～３倍，所以纤维的比热容随回潮率的增加而变大，其关系近似于线性关系，用下式进行估算。
" ^1 l  a7 U1 [/ v0 j( q/ rＣ＝（１００·Ｃ０＋Ｗ·ＣＷ ）/(１００＋Ｗ )
; f, j( u# _% y- ]8 M$ s% b: I式中：Ｃ———回潮率为Ｗ时的比热容，Ｊ／（ｇ·℃）；
7 z* @( _. I  A& y# Q9 Z2 `2 ?1 |6 V9 aＣ０———干纤维的比热容，Ｊ／（ｇ·℃）；
7 B; v# e" Q2 x5 B6 e' bＣＷ———水的比热容，Ｊ／（ｇ·℃）；
5 C5 Z2 y! k5 W7 W) U# ^$ }: @Ｗ———纤维的回潮率，％。
7 B. t: N* v2 G, b. c$ F8 c7 T纺织材料吸收水分或放出水分时，水由气态变固态的凝结热和由固态变气态的蒸发热不计在比热容中。
* d5 Z! o5 g- ]& }% ?  x３．纤维中孔洞和纤维间缝隙的影响　
! i/ M  k9 p. Q% v纤维中孔洞和纤维间缝隙的存在，使空气滞留其中，静止空气的比热容比纤维小，所以一般随孔隙率增加，比热容下降，升温速度提高，纤维及其集合体的接触冷感随之下降，但是当其中的空气形成对流之后升温的速度将会减缓。