比熱容量表示每單位質量的物質升高一度需要多少熱量，常見於材料規格、暖通空調、食品加工和熱儲存。它和整件物品的熱容量不同；兩者都不是熱傳導率、溫度或熱量本身。本文先統一到 SI，再依質量或體積換算，並區分卡路里及 BTU 的不同定義。查核日期：2026-10-06。
比熱容量快速換算方法表
| 要換算 | 算法 | 例子 |
|---|---|---|
| kJ/(kg·K) → J/(kg·K) | × 1,000 | 4.18 kJ/(kg·K) = 4,180 J/(kg·K) |
| J/(g·K) → kJ/(kg·K) | 數值相同 | 0.90 J/(g·K) = 0.90 kJ/(kg·K) |
| cal(th)/(g·°C) → kJ/(kg·K) | × 4.184 | 1 cal(th)/(g·°C) = 4.184 kJ/(kg·K) |
| cal(IT)/(g·°C) → kJ/(kg·K) | × 4.1868 | 1 cal(IT)/(g·°C) = 4.1868 kJ/(kg·K) |
| Btu(IT)/(lb·°F) → kJ/(kg·K) | × 4.1868 | 1 Btu(IT)/(lb·°F) = 4.1868 kJ/(kg·K) |
| Btu(th)/(lb·°F) → kJ/(kg·K) | × 4.184 | 1 Btu(th)/(lb·°F) = 4.184 kJ/(kg·K) |
| kJ/(kg·°F) → kJ/(kg·K) | × 1.8 | 2 kJ/(kg·°F) = 3.6 kJ/(kg·K) |
| J/K → kJ/K | ÷ 1,000 | 12,500 J/K = 12.5 kJ/K |
溫差使用 K 或 °C 時單位間隔大小相同，所以比熱的分母可在 K 與 °C 間直接替換；若使用 °F 間隔，須換算溫差比例，不能套用絕對溫度的加 32 公式。
比熱容量單位完整對照
下表將比熱容量換成 J/(kg·K)。cal(th) 為熱化學卡，cal(IT) 為國際表卡；兩者數值略有差異。Btu(IT) 與 Btu(th) 亦各有定義，精密規格應保留括號中的版本。
| 單位 | 換算為 J/(kg·K) | 換算為 kJ/(kg·K) | 備註 |
|---|---|---|---|
| J/(kg·K) | 1 | 0.001 | SI 單位 |
| kJ/(kg·K) | 1,000 | 1 | SI 十進倍數 |
| J/(g·K) | 1,000 | 1 | g 與 kg 的分母差 1,000 倍 |
| J/(g·°C) | 1,000 | 1 | 溫差 1 K = 1 °C |
| cal(th)/(g·K) | 4,184 | 4.184 | 熱化學卡 |
| cal(th)/(g·°C) | 4,184 | 4.184 | 常見舊制材料表 |
| cal(IT)/(g·K) | 4,186.8 | 4.1868 | 國際表卡 |
| cal(IT)/(g·°C) | 4,186.8 | 4.1868 | 國際表卡 |
| Btu(IT)/(lb·°F) | 4,186.8 | 4.1868 | 英熱單位國際表定義 |
| Btu(th)/(lb·°F) | 4,184 | 4.184 | 英熱單位熱化學定義 |
| Btu(IT)/(lb·°R) | 4,186.8 | 4.1868 | Rankine 溫差大小等於華氏溫差 |
| Btu(th)/(lb·°R) | 4,184 | 4.184 | Rankine 溫差大小等於華氏溫差 |
熱容量、比熱與其他熱性質的區別
| 量 | 常用符號 | 單位 | 描述 | 公式或關係 |
|---|---|---|---|---|
| 熱容量（heat capacity） | C | J/K、kJ/K | 指定整個物體或系統升高一度所需的熱量 | C = Q ÷ ΔT |
| 質量比熱容量（specific heat capacity） | c、cp、cv | J/(kg·K) | 每公斤物質升高一度所需熱量；可依定壓或定容條件定義 | c = Q ÷ (m × ΔT) |
| 莫耳熱容量（molar heat capacity） | Cm | J/(mol·K) | 每莫耳物質升高一度所需熱量 | Cm = Q ÷ (n × ΔT) |
| 體積熱容量（volumetric heat capacity） | Cv、ρc | J/(m³·K) | 每立方公尺物質升高一度所需熱量 | ρc = 密度 × 質量比熱 |
| 潛熱／比潛熱 | L、ℓ | J/kg | 單位質量發生相變所需或釋出的熱量，理想相變期間溫度不變 | Q = m × L |
比熱的常用顯熱公式為：
Q = m × c × ΔT
其中 Q 是熱量（J），m 是質量（kg），c 是比熱容量（J/(kg·K)），ΔT 是溫差（K 或 °C）。若比熱會隨溫度明顯變化，精確計算需依物性資料沿溫度範圍積分或採用相應的焓資料，而非只用單一常數乘溫差。
體積熱容量換算與計算例
體積熱容量可用密度與質量比熱相乘得到。使用 ρ 的單位 kg/m³、c 的單位 J/(kg·K)，結果即為 J/(m³·K)。
| 已知條件 | 計算 | 結果 |
|---|---|---|
| 2 kg 物質，比熱 0.90 kJ/(kg·K)，升溫 15 K | Q = 2 × 0.90 × 15 |
27 kJ |
| 500 g 物質，比熱 0.84 J/(g·°C)，升溫 20 °C | Q = 500 × 0.84 × 20 |
8,400 J = 8.4 kJ |
| 密度 800 kg/m³，比熱 2,000 J/(kg·K) | ρc = 800 × 2,000 |
1,600,000 J/(m³·K) |
| 2 kg 物質潛熱 334 kJ/kg | Q = 2 × 334 |
668 kJ；此式沒有溫差項 |
以上例子只展示單位和公式；特定材料的比熱、密度和潛熱需依成分、溫度、壓力及相態查物性表。
常見誤讀
- 把 Cal 食物大卡當成比熱單位：營養標示的 Calorie 通常是 kcal；它是能量，不是每公斤每度的比熱。
- 把比熱和熱容量當同一個量：比熱需除以質量，熱容量描述整個物件或系統。
- 把比熱與熱導率混為一談：高比熱代表升溫所需熱量較大；熱導率高則代表熱較容易在材料內傳導。
- 把 Btu 版本混用：未註明 IT／th 的 Btu 在一般工程表可能採慣用值，高精度比較要回查標準。
- 把 °F 溫度換算直接套在溫差上：溫差轉換不加減 32；
Δ1 °F = Δ(5/9) K。
來源與延伸閱讀
- NIST：Guide to the SI, Appendix B.9—Specific Heat Capacity：列出 Btu(IT)、Btu(th)、cal(IT)、cal(th) 的比熱容量轉換係數。
- NIST：Guide to the SI, Chapter 4：列出比熱容量的 SI 單位 J/(kg·K)。
- 密度單位資料：查
ρc計算所需密度單位。
換算因子依 NIST 表列位數；物質比熱可能隨溫度、壓力、相態和組成改變。實驗、製程或設備設計應使用對應條件下的材料數據及有效數字。查核日期：2026-10-06。
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