第１６講熱容量と比熱

教科書Ｐ．１３６～１４１

熱容量と比熱熱量保存の法則

http://www.fzt.jp/

【Ａ　比熱と熱容量】物質 比熱 [J/(g K)(温

度 )水 4.19(15 )℃

氷 2.10(0 )℃

ｱﾙﾐﾆｳﾑ 0.901(25 )℃

鉄 0.448(25 )℃

銅 0.386(25 )℃

ｴﾀﾉｰﾙ 1.71(40 )℃

ｻﾗﾀﾞ油 約 2.1

種々の物質の比熱水の比熱はとても大きい !

銅の比熱は金属の中でもとても小さい !

油の比熱は水の約半分 短時間で温度が上がるので，揚げ物をするときは注意 !!

【Ａ　比熱と熱容量】

《熱容量》「物体」の温度を１Ｋだけ上昇させるのに必要な熱量　質量 [g] ，比熱 [J/g ･ K] の物体の熱容量 [J/K]は

　単位 : [g] ×[J/(g ･ K)] ＝ [J/K]熱容量の物質の温度を [K] 上げる為の熱量 [J]

単位 :[J/(g ･ K)]×[g]×[K] = [J/K]熱容量は，その物体の材質・質量で変化水 10g の熱容量 ： 10g × 4.19 J/g ･ K=419 J/K銅 200g の熱容量： 200g × 0.386J/g ･ K=77.2 J/K

温まりやすいのは？

【Ａ　比熱と熱容量】● 比熱と熱伝導率

物質 熱伝導率[W/(m K)(温度 )

比熱[J/(g K)(温度 )

SUS 14.2(25 )℃ 0.481(25 )℃Al 237(25 )℃ 0.901(25 )℃Cu 386(23 )℃ 0.386(25 )℃Ag 429(25 )℃ 0.235(0 )℃Au 318(27 )℃ 0.128(0 )℃Fe 72(27 )℃ 0.448(25 )℃

1m の板の両端に 1K の温度差があるとき，その板の面積1m2 の面を通して 1s 間に流れる熱量

銅製の鍋は，比熱が小さく熱伝導率が高いのですぐむらなく加熱できる

性能は高いけど，高価すぎ !!

熱が伝わりにくい

質量あたりの熱容量が大きくなるので，蓄熱効果が高い

【Ｂ　熱量保存】【熱量保存の法則】

( 高温物体が失った熱量 )=( 低温物体が得た熱量 )

エネルギー保存の法則

𝑇 2

𝑇 1

比熱質量

比熱質量

𝑇𝑄

金属が失った熱量

)液体が得た熱量

𝑚2𝑐2(𝑇 2−𝑇 )

𝑚1𝑐1 (𝑇 −𝑇1 )=𝑚2𝑐2 (𝑇2−𝑇 )

【Ｃ　内部エネルギー】 1

2𝑚𝑣❑

2

12𝑚𝑣❑

212𝑚𝑣❑

2

12𝑚𝑣❑

2

12𝑚𝑣❑

2

12𝑚𝑣❑

2

12𝑚𝑣❑

2物体を構成する原子・分子の全エネルギー( 系のエネルギー )

• 運動エネルギー• 結合のエネル

ギー• 振動のエネル

ギー(内部エネルギー)=∑

𝑖

12𝑣 𝑣2

気体なら

【Ｃ　内部エネルギー】物体の温度が上がると ....

固体の場合格子振動が激しくなる

液体・気体の場合原子・分子の運動速度が増加

内部エネルギーの増加

【Ｃ　内部エネルギー】● 熱膨張

物体は，温度が上がると体積が膨張し，温度が下がると収縮する。

おも

りが

落下

おも

りが

落下

容器 内の羽 根車が 回転

断熱 容器

【Ｄ　熱と仕事】

水100g

● ジュールの実験

熱の仕事当量　 4.2J/cal

● カロリー (cal) について ...かつては熱量の単位としてカロリー (cal) が使われていた。1cal は， 1g の水を 1℃ 温度を上げるのに必要な熱量。

現在は栄養学の世界でのみ使われている

● 熱と仕事の関係

10℃ 上昇する熱量で， 50kgの物体を約8.6m 持ち上げられる