日常用語では、人々は熱と温度という用語を同じ意味で使用しています。ただし、熱力学と物理学のより広い分野では、この 2 つの用語の意味は大きく異なります。温度を上げるときに何かが吸収する熱量を計算しようとしている場合は、2 つの違いと、一方を他方から計算する方法を理解する必要があります。これは簡単に行うことができます。加熱する物質の熱容量に物質の質量と温度変化を掛けて、吸収される熱量を求めるだけです。
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
式を使用して熱吸収を計算します:
Q =mc ΔT
Q 吸収された熱を意味します, m 熱を吸収する物質の質量 c は比熱容量で、ΔT は気温の変化です。
熱力学と熱の第一法則
熱力学の第 1 法則では、物質の内部エネルギーの変化は、物質に伝達された熱と物質で行われた仕事の合計 (または物質に伝達された熱 マイナス) であると述べています。 によって行われた作業 それ）。 「仕事」は、物理学者が物理的なエネルギー伝達に使用する言葉です。たとえば、1 杯のコーヒーをかき混ぜると、その中の液体に作用します。また、物体を持ち上げたり投げたりすると、物体に作用します。
熱はエネルギー伝達の別の形態ですが、2 つの物体が互いに異なる温度にあるときに発生するものです。鍋に冷水を入れて火をつけると、炎が鍋を熱し、熱した鍋が水を加熱します。これにより、水の温度が上昇し、エネルギーが与えられます。熱力学の第 2 法則は、熱は高温の物体から低温の物体へのみ流れることを示しており、その逆ではありません。
比熱容量の説明
熱吸収を計算する問題を解決する鍵は、比熱容量の概念です。物質が異なれば、温度を上げるために伝達されるエネルギーの量も異なります。物質の比熱容量は、その量を示します。これは記号 c が与えられた量です ジュール/kg摂氏度で測定されます。つまり、熱容量は、1 kg の物質の温度を 1 ℃ 上げるのに必要な熱エネルギー (ジュール単位) を示します。水の比熱容量は 4,181 J / kg ℃ であり、比鉛の熱容量は 128 J/kg ℃ です。これは、水よりも鉛の温度を上げるのに必要なエネルギーが少ないことを一目で示しています。
熱吸収の計算
最後の 2 つのセクションの情報と 1 つの簡単な式を使用して、特定の状況での熱吸収を計算できます。知る必要があるのは、加熱されている物質、温度の変化、および物質の質量だけです。方程式は次のとおりです。
Q =mc ΔT
ほら、Q 熱を意味する (知りたいこと)、m 質量、c を意味します は比熱容量を意味し、ΔT 温度変化です。最終温度から開始温度を引くことで、温度の変化を見つけることができます。
例として、2 kg の水の温度を 10 ℃ から 50 ℃ に上げたとします。温度の変化は ∆T です。 =(50 – 10) ℃ =40 ℃. 最後のセクションから、水の比熱容量は 4,181 J / kg ℃ であるため、式は次のようになります:
Q =2 kg × 4181 J / kg ℃ × 40 ℃
=334,480 J =334.5 kJ
したがって、2 kg の水の温度を 40 ℃ 上げるには、約 334.5 千ジュール (kJ) の熱が必要です。
代替ユニットに関するヒント
比熱容量が異なる単位で示される場合があります。たとえば、ジュール / グラム度 C、カロリー / グラム度 C、またはジュール / モル度 C で引用される場合があります。 、およびモル（モルに短縮）は化学で使用される単位です。一貫した単位を使用している限り、上記の式は成り立ちます。
たとえば、比熱がジュール/グラム度 C で与えられている場合は、物質の質量もグラムで引用するか、代わりに比熱容量に 1,000 を掛けてキログラムに変換します。熱容量がジュール/モル℃で与えられている場合、物質の質量もモルで表すのが最も簡単です.熱容量がカロリー / kg 度 C で与えられる場合、結果はジュールではなく熱のカロリーになります。ジュールでの答えが必要な場合は、後で変換できます。
温度の単位としてケルビン (記号 K) がある場合、温度の変化については摂氏とまったく同じなので、何もする必要はありません。
