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【熱力学】比熱と熱容量の違いは?【言葉の定義から公式を導く方法】


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悩んでる人

比熱熱容量がわかりません
・公式が混合してしまって、覚えられません

比熱と熱容量が覚えられない人が、結構いますが、『公式を丸暗記』しようとしているからではないでしょうか。

物理の世界では、公式を丸暗記すると、点数が伸びるどころか、伸び悩んでしまい、悪循環に陥ってしまいます。

そうならないためにも、物理では言葉の定義やイメージを大切にしていきましょう。

この記事を読めば、熱容量と比熱が理解できますので、最後までご覧になってみてください。

✔この記事の内容
・比熱と熱容量は実は同じもの
・単位と言葉の定義から式を作れるようにする!

比熱とは1gの物体を1Kだけ上昇させるのに必要な熱量

物質によって温まり方は違います。

例えば、鉄と水を同じように温めても、鉄の方が水よりも温まりやすいです。

このように、物質によって温度を上げるのに必要な熱量は変化してきます。


1gの物体を、1Kだけ上昇させるのに必要な熱量のことを、比熱c[J/(g・K)]といいます。

ココがポイント

比熱・・・1gの物体を、1だけ上昇させるのに必要な熱量

言葉の定義から、比熱の単位は[J/(g・K)]を使うとわかりますね!



さらに、『1g』の物体を『1K』だけ上昇させるのに、『c[J]』必要ということは、
『m[g]』の物体を『\(\Delta T[K]\)』だけ上昇させるには、『\(c×m×\Delta T[J]\)』必要になります。

ココがポイント

質量m[g],比熱c[J/(g・K)],の物体を\(\Delta T[K]\)だけ温めるのに必要な熱量Qは$$Q=mc\Delta T[J]$$

比熱が小さい方が、必要なエネルギーが少ないので、温度が上がりやすいんだ!

塾長

熱容量は1Kだけ物体の温度を上げるのに必要な熱量

熱容量は、物体の温度を1Kだけ上昇させるのに必要な熱量のことをいいます。

比熱と熱容量は非常に似ていますが、熱容量の方が、物体の質量に関係なく、ただ単に1K上昇させるのに必要な熱量なので、より簡単に扱うことができるのが特徴です。



熱容量は\(C[J/K]\)で表されるので、\(\Delta T\)[K]だけ上昇させるのに必要な熱量Qは

$$Q[J]=C[J/K]×\Delta T[K]$$

と書くことができます!

熱容量も、言葉の定義から式を作れるようにしておきましょう!

塾長



さらに、熱容量と比熱の式を比較してあげると、熱容量Cは比熱cを使って、

$$C[J/K]=m[g]×c[J/(g・K)]$$

と書けることがわかりますね!


このように、『比熱』と『熱容量』は言葉の定義が違うだけで、どちらも熱量を求めていることに変わりないのです。

ココがポイント

熱容量・・・物体の温度を1[K]上昇させるのに必要な熱量
$$Q[J]=C[J/K]×\Delta T[K]$$

まとめ:言葉の定義から比熱と熱容量を求められるようにしよう

今回は、熱容量と比熱について話してきました!

ポイント

比熱[J/(g・K)]
・・・1gの物体を、1Kだけ上昇させるのに必要な熱量のこと

熱容量[J/K]

・・・物体の温度を1Kだけ上昇させるのに必要な熱量のこと

2つとも公式を丸暗記するのではなく、言葉の定義を頭の中にいれて、式を作ることが大切です!

特に、言葉の定義それぞれの単位の2つを覚えていれば、自分で式を作ることができますので、比熱と熱容量が苦手な人は覚えておきましょう!

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しばけん

現役時代センター試験60点台。浪人中予備校に通い神授業に出会う。旧帝大模試で物理偏差値65を叩き出し、その経験を活かして現在は塾で中学生や高校生に数学や物理を指導中。

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