熱容量と比熱の違い

熱容量と比熱の決定的な違いは、熱容量が物質の量に関係するのに対し、比熱は物質の量に関係しないことである...。

熱容量と比熱の大きな違いは、熱容量が物質の量に関係するのに対して、比熱は物質の量に関係しないことです。

物質を温めると温度が上がり、冷やすと温度が下がります。この温度差は、供給される熱量に比例する。熱容量と比熱は、温度変化と熱に関係する比例定数です。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 熱容量とは 3. 比熱とは 4. 横並び比較-熱容量と比熱の表形式 5. まとめ

熱容量は何ですか？

熱力学では、ある系の全エネルギーが内部エネルギーとなる。内部エネルギーとは、システム内の分子の運動エネルギーと位置エネルギーの総和を指す。システムに仕事をさせたり、加熱したりすることで、システムの内部エネルギーを変化させることができます。物質の内部エネルギーは、温度が上がると増加します。増加量は加熱の条件によって異なります。ここで、温度を上げるために必要なのが熱です。

物質の熱容量（C）とは、"物質の温度を1℃（または1ケルビン）上昇させるのに必要な熱量 "のことです。熱容量は物質によって異なる。物質の量は、その熱容量に正比例します。つまり、物質の質量が2倍になれば、熱容量も2倍になる。ある物質の温度をt1からt2まで上げるのに必要な熱量は、次の式で計算できる。

q = C x∆tq = 必要な熱量 ∆t = t1 - t2

図01：ヘリウムの熱容量

熱力学では、定圧熱容量と定容積熱容量の2種類が定義されています。

比熱は何ですか？

熱容量は物質の量に依存する。比熱または比熱容量とは、物質の質量に依存しない熱容量のことである。"一定の圧力で、ある物質1gの温度を1℃（または1ケルビン）上げるのに必要な熱量 "と定義することができます。

水の比熱は4.186jg-1oC-1と非常に高いので、水1gの温度を1℃上げるには4.186jの熱エネルギーが必要ということになる。この高い数値は、温度調節における水の役割を示している。ある質量の物質の温度をt1からt2まで上げるのに必要な熱量を求めるには、次の式を用いることができる。

q = m x s x∆tq = 所要熱量 m = 物質の質量 ∆t = t1 - t2

ただし、水が気相になる（沸点）、水が凍って氷になる（融点）など、相変化を伴う反応では上記の式は当てはまらない。これは、相変化の際に加えられた熱や取り除かれた熱が温度を変えないからです。