特定の熱はエネルギーの量は、その温度を上昇させる物質1グラムを吸収することにより、 1度摂氏。1グラムの物質についてのみ表されるため、質量に依存しないため、これは集中的な物理的特性です。ただし、それは粒子の数とそれらのモル質量、およびそれらを結合する分子間力に関連しています。
物質によって吸収されるエネルギーの量はジュール（J）の単位で表され、あまり一般的ではありませんが、カロリー（Cal）で表されます。一般に、エネルギーは熱によって吸収されると想定されています。ただし、エネルギーは、物質に対して行われた作業（たとえば、激しい攪拌）など、別のソースから発生する可能性があります。
沸騰したお湯。出典：Pixabay
上の画像はやかんで、加熱により発生した水蒸気が放出されています。水を加熱するには、やかんの下にある炎から熱を吸収する必要があります。したがって、時間が経過すると、火の強さに応じて、水は沸点に達すると沸騰します。
比熱は、水温が上昇する1度ごとに水が消費するエネルギー量を設定します。最初に述べたように、それは集中的なプロパティであるため、同じケトルで異なる量の水を加熱した場合、この値は一定です。
変化するのは、熱容量とも呼ばれる、加熱された水の各質量が吸収するエネルギーの総量です。加熱する水の質量が大きいほど（2、4、10、20リットル）、その熱容量は大きくなります。しかし、その比熱は変わりません。
この特性は、圧力、温度、および体積に依存します。ただし、理解を簡単にするために、対応するバリエーションは省略しています。
比熱とは？
与えられた物質の意味する比熱が定義されました。ただし、その真の意味はその式でより適切に表現されます。これにより、依存する変数を分析するときに、その単位であるクリアランスが明確になります。その式は次のとおりです。
Ce = Q /ΔTm
Qは吸収熱、ΔTは温度変化、mは物質の質量です。それは定義によるとグラムに対応します。私たちが持っているそのユニットの分析を行う：
Ce = J /ºC・g
これは次の方法でも表現できます。
Ce = kJ / K g
Ce = J /ºC・Kg
それらの最初のものは最も単純であり、それを使って次のセクションで例にアプローチします。
この式は、1℃で物質1グラムによって吸収されるエネルギー量（J）を明示的に示しています。この量のエネルギーを消去したい場合は、方程式Jを脇に置いておく必要があります。
J = Ce・ºC・g
より適切な方法で、変数に応じて次のように表されます。
Q = CeΔTm
比熱はどのように計算されますか？
参照としての水
上記の式では、「m」は物質のグラムを表すものではありません。これは、Ceで暗黙的に検出されているためです。この式は、熱量測定を通じてさまざまな物質の比熱を計算するのに非常に役立ちます。
どうやって？1グラムの水を14.5から15.5 aCに加熱するのに必要なエネルギー量であるカロリーの定義を使用します。これは4,184 Jに相当します。
水の比熱が異常に高く、この特性を使用して、4.184 Jの値を知っている他の物質の比熱を測定します。
比熱が高いとはどういう意味ですか？温度を上げるためにかなりの抵抗を提供するため、より多くのエネルギーを吸収する必要があります。つまり、水は他の物質と比較してはるかに長い時間加熱する必要があり、熱源の近くではほとんど瞬時に加熱されます。
このため、化学反応から放出されるエネルギーを吸収するときに温度が急激に変化しないため、熱量測定に水が使用されます。または、この場合、別のより高温の材料との接触から。
熱平衡
水はその温度を上げるために大量の熱を吸収する必要があるため、熱は、たとえば溶銑から発生する可能性があります。水と金属の質量を考慮すると、いわゆる熱平衡に達するまで、それらの間で熱交換が発生します。
これが発生すると、水と金属の温度が等しくなります。溶銑から放出される熱は、水が吸収する熱と同じです。
数学的開発
これを知っており、Qの最後の式で説明したように、次のようになります。
Q 水 = -Q メタル
負の記号は、ウォーマー本体（金属）からクーラー本体（水）に熱が放出されることを示します。各物質には固有の比熱Ceとその質量があるため、この式は次のように展開する必要があります。
Q 水 = Ce 水・ΔT 水・m 水 =-（Ce 金属・ΔT 金属・m 金属）
熱平衡では水と金属の両方の最終温度が同じであるため、不明なのはCe Metalです。さらに、水と金属の初期温度、およびそれらの質量は、接触する前に既知です。したがって、Ce Metalをクリアする必要があります。
Ce 金属 =（Ce 水・ΔT 水・m 水）/（-ΔT 金属・m 金属）
Ce Waterが4.184 J /ºC・gであることを忘れないでください。ΔT場合は水とΔT 金属が開発され、我々は（T持つことになりますF - T 水と（T）F - T メタルをそれぞれ）。金属が冷却しながら水は、熱く、それはなぜ負の符号乗算ΔTであり、金属（T残し金属 - T Fを）。それ以外の場合、ΔT メタルはT メタルよりもT fが小さい（冷たい）ため、負の値になります。
次に、方程式は最終的に次のように表されます。
Ce 金属 = Ce 水・（T f -T 水）・m 水 /（T 金属 -T f）・m 金属
そして、それで比熱が計算されます。
計算例
重さ130g、温度90℃の奇妙な金属の球体があります。これを熱量計の内側で、25℃の100gの水の容器に浸します。熱平衡に達すると、容器の温度は40°Cになります。金属のCeを計算します。
最終温度T fは40°Cです。他のデータを知っていれば、Ceを直接決定できます。
Ce Metal =（4,184 J /ºC・g・（40-25）ºC・100g）/（90-40）ºC・130g
Ce メタル = 0.965 J /ºC・g
水の比熱は金属の比熱の約4倍であることに注意してください（4.184 / 0.965）。
Ceが非常に小さい場合、熱くなる傾向が大きくなります。これは、その熱伝導率と拡散に関連しています。Ceが高い金属は、Ceが低い別の金属と比較して、別の材料と接触すると、熱を放出または失う傾向があります。
例
異なる物質の比熱を以下に示します。
水
述べたように、水の比熱は4.184 J /°C・gです。
この値のおかげで、海に多くの日光が当たる可能性があり、水はそれほど蒸発しません。これにより、海洋生物に影響を与えない温度差が生じます。たとえば、ビーチに行って泳いでいるときは、外が非常に晴れていても、水の温度が低く冷たく感じられます。
熱湯もそれ自体を冷却するために多くのエネルギーを放出する必要があります。その過程で、循環する空気の塊を加熱し、冬の沿岸地域の温度をいくらか上昇させます。
もう1つの興味深い例は、私たちが水で作られていない場合、体温が急速に上昇するため、太陽の下で1日が致命的になる可能性があることです。
Ceのこのユニークな値は、分子間水素結合によるものです。これらは熱を吸収して分解し、エネルギーを蓄えます。それらが壊れるまで、水分子は振動することができず、平均運動エネルギーが増加します。これは温度の上昇に反映されます。
氷
氷の比熱は2,090 J /ºC・gです。水のように、非常に高い価値があります。これは、たとえば氷山がその温度を上げるために大量の熱を吸収する必要があることを意味します。しかし、今日のいくつかの氷山は、溶けるのに必要な熱（潜在的な融解熱）さえ吸収しました。
アルミニウム
アルミニウムの比熱は0.900 J /ºC・gです。球内の金属のそれよりもわずかに低い（0.965 J /ºC・g）。ここでは、熱が吸収され、結晶構造内のアルミニウムの金属原子を振動させます。分子間力によって結合された個々の分子は振動しません。
鉄
鉄の比熱は0.444 J /ºC・gです。アルミニウムよりも少ないので、加熱したときに抵抗が少なくなります。つまり、火の前に鉄の部分がアルミニウムの部分よりもはるかに早く赤く熱くなります。
アルミニウムは加熱に対してより抵抗力があり、有名なアルミホイルがスナックを包むのに使用されるとき、食品をより長く熱く保ちます。
空気
空気の比熱は約1.003 J /ºC・gです。この値は気体混合物で構成されているため、圧力と温度の影響を強く受けます。ここでは熱が吸収され、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンなどの分子を振動させます。
銀
最後に、銀の比熱は0.234 J /ºC・gです。前述のすべての物質の中で、Ce値が最も低いため、鉄とアルミニウムに直面すると、銀片が他の2つの金属と同時に加熱されることになります。実際、それはその高い熱伝導率と調和します。
参考文献
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