热容是热力学系统的一种性质，用于衡量在特定条件下使温度升高一定数值所需的热量。热容以 (C) 表示，是热力学中的核心物理量。温度升高相同数值时，热容较大的系统需要吸收更多热量。热容取决于物质的数量、物态以及加热过程中施加的约束，尤其是体积或压强是否保持不变。(goldbook.iupac.org)
定义与单位
对于特定加热过程中无穷小的温度变化，
[ C=\frac{\delta Q}{dT}, ]
其中 (\delta Q) 为输入的热量。采用 (\delta Q) 而非 (dQ) 的记法，是为了强调热是过程中传递的能量，而不是储存在物体内的状态函数。因此，只有明确加热条件后，这一比值才能定义物质的一项性质。(goldbook.iupac.org)
在国际单位制中，热容的单位是焦耳每开尔文，即 (\mathrm{J,K^{-1}})。热容是广延量：在相同条件下，将均匀物质的数量增加一倍，其热容也近似增加一倍。与之相关的比热容 (c=C/m) 是单位质量的热容，单位为 (\mathrm{J,kg^{-1},K^{-1}})。摩尔热容 (C_m=C/n) 是每摩尔物质的热容，单位为 (\mathrm{J,mol^{-1},K^{-1}})。这些归一化后的量便于比较不同物质。(openstax.org)
当热容在某一温度区间内可视为常量时，传递的热量可近似表示为 (Q=C\Delta T=mc\Delta T)。如果热容变化显著，则相应的表达式为
[ Q=\int_{T_1}^{T_2}C(T),dT, ]
其中，整个过程须保持相同的约束条件，任何相变涉及的热量都应单独处理。(openstax.org)
定容热容与定压热容
两种标准热容通过偏导数定义：
[ C_V=\left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V, \qquad C_p=\left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_p, ]
其中 (U) 为内能，(H=U+pV) 为焓。系统的组成和物质的量保持不变。对于仅做压强—体积功（物理学）的封闭系统，根据热力学第一定律，定容条件下输入的热量等于内能的变化，定压强条件下输入的热量等于焓的变化。(goldbook.iupac.org)
对于理想气体，定压加热会引起膨胀。因此，输入热量的一部分用于对外界做功，使温度升高相同数值所需的热量比定容时更多。由此得到关系式
[ C_p-C_V=nR, ]
按每摩尔计则为 (C_{p,m}-C_{V,m}=R)，其中 (R) 为气体常数。这一关系一般不适用于实际气体、液体或固体。(openstax.org)
微观解释
统计力学通过微观组成粒子平均能量的变化来解释热容。加热可以增强平动、分子转动、振动或其他激发。这些储能机制的数量及其被激发的难易程度决定了系统的温度响应。(openstax.org)
在经典极限下，能量均分定理指出，能量表达式中每个独立的二次项都对应平均能量 (k_BT/2)。单原子理想气体具有三个平动贡献项，因此
[ C_{V,m}=\frac32R,\qquad C_{p,m}=\frac52R. ]
对于室温附近的许多双原子气体，两个转动贡献项也会参与储能，因此近似有 (C_{V,m}=5R/2)。温度更高时，分子振动可使热容进一步增大。(openstax.org)
量子力学解释了经典预测为何在足够低的温度下失效。当激发能级之间的间隔远大于 (k_BT) 时，热激发受到抑制。这些模式对热容的贡献很小；随着温度升高，其贡献才变得显著。(openstax.org)
固体及热容的温度依赖性
经典的杜隆—珀蒂定律预言，单原子晶体固体的摩尔定容热容趋近于 (3R)。这一结果源于原子在三维空间中振动时的动能和势能贡献。许多单质固体在足够高的温度下趋近这一数值，但在低温下会出现显著偏离。(openstax.org)
爱因斯坦模型用频率相同的振子来描述原子振动。德拜模型则包含一系列不同频率的集体振动，其量子化激发称为声子。对于普通的三维绝缘晶体，在远低于其特征德拜温度时，晶格对热容的贡献近似遵循 (C_V\propto T^3)。两个模型都能在高温下回归经典极限，而德拜模型能更好地描述低温下的晶格行为。(ocw.mit.edu)
相变需要特殊处理。在固定压强下，纯物质发生平衡熔化或沸腾时，可以吸收热量而温度不升高。这种潜热不同于使物质在单一相内升温的热量；有限且恒定的热容无法描述整个相变过程。(openstax.org)
测量与用途
热容通过量热法测量，即将已知的输入热量与由此产生的温度变化联系起来。测量时必须考虑仪器自身的热容以及与外界的热交换。在差示扫描量热法中，样品和参比物按照受控的温度程序升降温，并记录两者热响应的差异。经过校准的测量可提供热容数据，并揭示热转变。(openstax.org)
热容数据用于计算加热所需的热量，并解释物质的热行为。例如，液态水在常温附近的比热容约为 (4.18\ \mathrm{kJ,kg^{-1},K^{-1}})，远大于许多常见金属。因此，在质量相同、输入热量相等且不发生相变的情况下，水的温升较小。可靠的数据表会注明温度范围、物相以及测量时的约束条件。(openstax.org)