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热容比是热力学中的重要概念，定义为定压热容Cp与定容热容Cv的比值。定压热容是在压强保持不变时，单位摩尔物质温度升高1K所需的热量。定容热容是在体积保持不变时，单位摩尔物质温度升高1K所需的热量。右侧展示了气体分子在定压和定容过程中的不同行为模式。
基于能量均分定理，每个自由度贡献二分之一RT的能量。单原子气体只有3个平动自由度，因此定容热容为二分之三R。双原子气体有3个平动自由度和2个转动自由度，定容热容为二分之五R。根据热力学关系，定压热容等于定容热容加上气体常数R。右侧柱状图直观显示了不同自由度对热容的贡献。
热容比的计算基于定压热容与定容热容的关系。利用Cp等于Cv加R的关系式，可以计算出单原子气体的热容比为五分之三，约等于1.67。双原子气体的热容比为七分之五，等于1.4。右侧表格列出了常见气体的热容比数值，红色标识单原子气体，蓝色标识双原子气体，这些数值在工程计算中具有重要意义。
在绝热过程中，热容比起到关键作用。根据热力学第一定律和理想气体状态方程，可以推导出绝热过程方程PV的γ次方等于常数。右侧P-V图展示了不同热容比对应的绝热曲线。红色曲线代表单原子气体，蓝色曲线代表双原子气体，绿色等温曲线作为对比。活塞压缩演示了绝热过程中压强和体积的变化关系。
声速公式的推导展示了热容比在声学中的重要应用。牛顿最初提出声速等于弹性模量除以密度的平方根，但拉普拉斯发现声传播是绝热过程而非等温过程，因此修正公式中包含热容比γ。右侧动画展示声波在气体中的传播过程，分子的振动体现了压强的周期性变化。不同气体由于热容比不同，声速也不同。