物質の状態、固体または液体の熱と温度の間には密接な関係があります。熱は、体が吸収したり失ったりするエネルギーの一種です。この現象により、体温が変化します。たとえば、鋼のスプーンを火の上にかざすと、熱エネルギーが吸収されるため、分子の振動が速くなります。これにより、温度が上昇します。体が熱エネルギーを失い始め、体温が低下すると、正反対のことが起こります。比熱容量と呼ばれる属性は、熱と温度の関係を理解するために考慮されます。
比熱とは何ですか?それは体温とどのように関係していますか?
熱力学によれば、誰もがシステムとその周囲との間で熱エネルギーを交換し続け、熱平衡を達成します。比熱容量の概念と電位差の式が重要な役割を果たします。
平衡の熱法則
比熱容量の詳細と電位差の式の概念に進む前に、熱平衡を理解しておくことをお勧めします。 2 つの物体が熱伝達に関与している場合、両方が熱平衡に達するまで、または両方の物体の温度が等しくなるまで、一方の物体によって失われたエネルギー量が他方に吸収されます。
たとえば、物体 A が 40°C で物体 B が 70°C の場合、熱は高温の物体から低温の物体に流れます。したがって、両方の物体が同じ温度になるまで、物体 B の温度は低下し、物体 A の温度は上昇します。
比熱容量の定義
比熱容量は、温度を 1 度上昇させるために単位質量あたりに吸収される熱エネルギーの量として定義されます。同様に、温度を 1 度下げるために単位質量が失う熱エネルギーを比熱容量と呼びます。これは、位置エネルギーの例の式でさらに説明できます。
比熱容量の物理的表現
熱エネルギーは、その質量と温度に正比例します。たとえば、2 つの物体の質量が異なる場合、質量が大きい方の熱エネルギーは、もう一方の物体よりも大きくなります。同様に、異なる温度の 2 つの物体を考えると、温度が高い物体の方が熱エネルギーが大きくなります。これは、ポテンシャル エネルギーの例の式で説明できます。
したがって、上記の説明から次のことが考えられます:
Q ∝ mT
Q =熱エネルギー
m =考慮される物体の質量
T =体温
この式は次のように記述できます:
Q =cmT
ここで、c は比熱容量と呼ばれます。これは一定の変数であり、その質量と温度が変化しないため、特定の材料では変化しません。
cmT =Q
c =Q/mT
この式は、比熱容量が、温度を 1 度変化させるために単位質量が吸収する熱量として計算されることを説明しています。
比熱容量の寸法式の導出
ディメンションは、どの属性またはユニットが従属ユニットにどのように影響するかを理解するのに役立ちます。たとえば、寸法式に [M0] が含まれている場合、質量は属性に寄与しないことを意味します。同様に、2 つの単位の次元が正の場合、それらは互いに正比例します。したがって、ユニットの値が増加すると、他の値にも同じ効果があります。単位が負の指数で関連している場合、それは間接的な比例を象徴しています。
上記のステートメントから、比熱容量は次のような電位差の式によって定義されます:
c =Q/mT
ここで、c は比熱容量です
Q は熱エネルギーです
m は質量です
T は体温です
寸法の独立単位、I、e、長さ (L)、質量 (M)、および温度 (K) を考慮すると、比熱容量の寸法式と位置エネルギーの意味の式は次のようになります。説明:
c =[ML2T-2] / [M][K1]
または、c =[ML2T-2] / [M][K1][L0]
または、c =[M1-1 . L2-0 . T-2 . K-1]
または、c =[M0L2T-2K-1]
または、c =[L2T-2K-1]
したがって、比熱容量の SI 単位は次のようになります:
c =m2sec-2K-1
または、c =JouleKg-1K-1
結論
比熱容量と電位差の式は、熱平衡、熱力学、エンタルピー、およびその他のいくつかの属性を決定する上で重要な役割を果たします。熱エネルギーを適用したときのさまざまなオブジェクトの動作は、この特定の属性に依存します。たとえば、物質の比熱容量が小さい場合、温度を 1 度変えるのにそれほど多くの熱エネルギーは必要ありません。この特定の物理的属性は他のいくつかの単位に依存するため、その次元式の研究は、その依存関係と、他の要素が変更されたときにどのように変化するかを判断するのに役立ちます.さらに、比熱容量は、その状態を変化させる前に吸収または失うことができる最大熱を決定する上で重要な役割を果たし、それによってポテンシャルエネルギーの式が意味します.
