イントロ
熱量・熱容量・比熱
同じ熱でも、温まり方は同じではない
温度を上げるのに必要な熱量は、物体の量、物質の種類、温度変化で決まります。比熱は、物質ごとの温まりにくさを表す大切な量です。
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定義
比熱
- 教科書では
- 単位質量の物質の温度を1K上げるのに必要な熱量です。
- 言いかえると
- 比熱が大きい物質は、同じ熱量を加えても温度が上がりにくい物質です。水は比熱が大きいので、金属より温まりにくく冷めにくい性質があります。量が多いほど温度を変えるのに必要な熱量も大きくなります。
公式
温度変化に必要な熱量
温度が変わる場面では、質量・比熱・温度差を使って熱量を求めます。
熱容量
Q = CΔT
物体全体をΔTだけ温める熱量を求めます。
- Q熱量
- C熱容量
- ΔT温度変化
比熱を使う式
Q = mcΔT
質量m、比熱c、温度変化ΔTから熱量を求めます。
- m質量
- c比熱
使うときのコツ
℃の差とKの差は同じ大きさとして使えます。
熱容量と比熱
C = mc
物体全体の熱容量は、質量と比熱から決まります。
解くコツ
式に入れる前に、質量、比熱、温度差の単位をそろえます。
比較
| 量 | 見る対象 | 意味 |
|---|---|---|
| 熱量 Q | 移動したエネルギー | 単位はJ |
| 熱容量 C | 物体全体 | 全体の温まりにくさ |
| 比熱 c | 物質ごと | 単位質量の温まりにくさ |
量熱量 Q
- 見る対象
- 移動したエネルギー
- 意味
- 単位はJ
量熱容量 C
- 見る対象
- 物体全体
- 意味
- 全体の温まりにくさ
量比熱 c
- 見る対象
- 物質ごと
- 意味
- 単位質量の温まりにくさ
熱容量は物体全体、比熱は物質ごとの性質として分けます。
手順
計算の順番
- 1
質量 m を確認する
- 2
比熱 c を確認する
- 3
温度差 ΔT を出す
- 4
Q = mcΔT に代入する
例
- 場面
- 水100gを5Kだけ温める。水の比熱を4.2J/(g K)とする。
- 順に考えると
- Q = mcΔT に m = 100、c = 4.2、ΔT = 5 を入れます。Q = 100 × 4.2 × 5 = 2100J です。ここではgとJ/(g K)がそろっているので、そのまま計算できます。温度差は5℃の上昇でも5Kとして同じ大きさで使えます。
- ここが結論
- 必要な熱量は2100Jです。式を使う前に、温度が変わるだけの場面か、状態変化を含む場面かも確認しておきます。
注意
比熱が大きいほど温まりやすい、ではない
確認
確認テスト 1
Q1
比熱が大きい物質の説明として近いものはどれですか。
確認
確認テスト 2
Q1
Q=mcΔTで、mだけを2倍にすると必要な熱量Qはどうなりますか。
まとめ
まとめ
- 1
熱量の単位はJ
- 2
熱容量は物体全体の温まりにくさ
- 3
比熱は物質ごとの温まりにくさ
- 4
温度変化では Q = mcΔT を使う
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