熱容量と比熱の違いを解説!!決定的なものは公式にあった!!

テストや受験勉強のために物理を勉強をしていると、

熱容量と比熱の違いがよく分かりませんよね。

ある問題で比熱の公式を使って解くのに、似たような問題では熱容量の公式を使って解くなど

頭が混乱してどっちの公式を使うのか分からなくなると思います。

ですので、今回は熱容量と比熱の違いを分かりやすく具体例を出して解説していきます。

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熱容量と比熱とは

同じ熱量を与えたのに、ある物体Aは温度が30度上がったが、ある物体Bは温度が100度上がるという事があります。

このように、温度を上昇させるのに必要な熱量はどれくらいなのか表したのが

「熱容量」「比熱」

になります。
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熱容量と比熱の違い!!

では、熱容量と比熱は何が違うのか。

簡単に言うと、熱容量はある物体を1℃(=1ケルビン)上げるのに必要な熱量になります。

それに対して比熱とは、ある物体1gを1℃(=1ケルビン)上げるのに必要な熱量になります。

なので、熱容量と比熱の大きな違いは物体全体の温度を上げるのか、1gだけ上げるのか、となります。

分かりやすく具体例を出すと、水500ml入った容器Aと水900mlが入った容器Bがあります。

これらを温めた場合、先に1℃上がるのは当然水500mlですよね。

ですので、物体全体を1℃上げるのに必要な熱量が小さい容器Aは熱容量が小さくて、

必要な熱量が大きい容器Bは熱容量が大きくなります。

また、同じ形、同じ質量(1g)の金属のスプーンと木のスプーンがあります。

それらを使って熱いスープを飲んだ時、当然スプーンが熱くなるのは金属のスプーンですよね。

なので、物体1gの温度を1℃上げるのに必要な熱量が少ない金属は比熱が小さく、熱量が多い木は比熱が高くなります。

まとめると、熱容量が大きいほと温まりにくく、冷めにくくなります。

先ほど、紹介した水は同じ物体なので体積が大きくなれば熱容量も大きくなります。

また、金属や木などの違う物質でも同じ質量なら比熱が大きい木は熱容量も大きいという事になります。

なので、比熱=1gあたりの熱容量と言えます。

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熱容量と比熱の公式

熱容量と比熱では公式が違い、意味を理解する事で簡単に熱容量と比熱の違いが分かります。

また、公式も簡単に覚えられるようになると思います。

熱容量の公式

熱容量を表す式は次のようになります。

Q=C[J/k]・⊿T(温度変化)

まず、熱容量はCと言う大文字で表して、

単位は物体が1ケルビン(K)上昇するために必要な熱量(J)という事で[J/k]となります。

なので、この式はある物体を1ケルビン(1℃)上げるために必要な熱量C[J/k]に変化した温度分⊿Tをかける事で、

物体が⊿T分温度変化するのに必要な熱量を表しています。

分かりやすく、ある物体を10度から30度まで上げるとした場合、

その物体は1度(ケルビン)上げるのに10J必要とすると(熱容量)

10度から30度の20度上げるには、10×20=200Jの熱量が必要となります。
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比熱の公式

次に、比熱を表す式は

Q=m・c[J/(k・g)]・⊿T

まず、比熱はcの小文字で表して、

単位は物体1g(g)が1ケルビン(k)上昇するために必要な熱量(j)なので、[J/(g・k)]になります。

なので、この式はある物体1gが1ケルビン上昇するために必要な熱量c[J/(k・g)]を、上昇した温度分⊿Tかけて

さらに、物体全体の質量(g)mをかけて物体が⊿T分温度変化するために必要な熱量を表しています。

ちなみに、比熱は物質の種類によってほとんど決まっています。

最後に

熱容量は物体全体を1ケルビン上げるのに必要な熱量で、

比熱は物体1gを1ケルビン上げるのに必要な熱量という違いがあります。

また、1ケルビンと1℃の意味は同じです。

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