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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】 種々の物質の比熱
物質
比熱[J/(g K)(温度) 水の比熱はとても大
きい!
4.19(15℃)
水
2.10(0℃)
氷
0.901(25℃)
ｱﾙﾐﾆｳﾑ
銅の比熱は金属の中
でもとても小さい!
0.448(25℃)
鉄
0.386(25℃)
銅
1.71(40℃)
ｴﾀﾉｰﾙ
ｻﾗﾀﾞ油
約2.1
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m[g]，比熱𝑐[J/g･K]の物体の熱容量𝐶[J/K]は
𝐶 = 𝑚𝑐
単位: [g] ×[J/(g･K)]＝[J/K]
熱容量𝐶の物質の温度を∆𝑇[K]上げる為の熱量𝑄[J]
𝑄 = 𝐶 ∙ ∆𝑇 = 𝑚𝑐∆𝑇 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
Al
Cu
Ag
Au
Fe
14.2(25℃)
237(25℃)
386(23℃)
429(25℃)
318(27℃)
72(27℃)
0.481(25℃)
0.901(25℃)
0.386(25℃)
0.235(0℃)
0.128(0℃)
0.448(25℃)
熱が伝わりにくい
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!!
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
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】
エネルギー保存の法則
【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)
液体が得た熱量
𝑚1 𝑐1 (𝑇 − 𝑇1 )
金属が失った熱量
𝑚2 𝑐2 (𝑇2 − 𝑇)
𝑇2 比熱𝑐2
質量𝑚2
𝑇
𝑇1
比熱𝑐1
質量𝑚1
𝑄
𝑚1 𝑐1 𝑇 − 𝑇1 = 𝑚2 𝑐2 𝑇2 − 𝑇
【Ｃ 内部エネルギー】
1
𝑚𝑣 2
2
1
𝑚𝑣 2
2
物体を構成する原子・
分子の全エネルギー
1
(系のエネルギー)
𝑚𝑣 2
2
1
𝑚𝑣 2
2
• 運動エネルギー
• 結合のエネルギー
• 振動のエネルギー
1
𝑚𝑣 2
2
1
𝑚𝑣 2
2
1
𝑚𝑣 2
2
(内部エネルギー) =
𝑖
1 2
𝑣𝑣
2
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。
【Ｄ 熱と仕事】
現在は栄養学の世界で
のみ使われている
●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。
●熱と仕事の関係
熱の仕事当量
𝑊 = 𝐽𝑄 𝐽 =4.2J/cal
10℃上昇する熱
量で，50kgの物
体を約8.6m持
ち上げられる
水100g
容器内の羽根車が回転
お
も
り
が
落
下
断熱容器
●ジュールの実験
お
も
り
が
落
下