顕熱は上昇その温度により物体に供給される熱エネルギーです。これは潜熱の反対であり、熱エネルギーは温度を上昇させませんが、たとえば固体から液体への相変化を促進します。
例で概念を明確にします。20°Cの室温で水のポットがあるとします。ストーブの上に置くと、供給された熱によって水の温度がゆっくりと上昇し、100°C（海面での水の沸騰温度）に達します。供給される熱は顕熱と呼ばれます。
手を温める熱は顕熱です。出典：Pixabay
水が沸点に達すると、バーナーから供給される熱によって水の温度が上昇しなくなり、100°Cのままになります。この場合、供給された熱エネルギーは水の蒸発に投資されます。供給された熱は、温度を上げなかったため潜熱ではなく、液相から気相に変化しました。
一定の温度変化を達成するために必要な顕熱は、その変化と物体の質量に正比例するというのは実験的な事実です。
コンセプトと公式
質量と温度差の他に、顕熱も材料に依存することが観察されています。このため、顕熱と質量と温度差の積の比例定数を比熱と呼びます。
供給される顕熱の量は、プロセスの実行方法にも依存します。例えば、プロセスが一定の圧力でよりも一定の体積で実行される場合は異なります。
等圧プロセス、つまり一定の圧力における顕熱の式は次のとおりです。
Q = cp。m（T f-T i）
上記の式で、Qは質量mの物体に供給される顕熱であり、その初期温度T iを最終値Tfに上昇させています。前の方程式では、プロセスがこの方法で実行されているため、一定圧力での材料の比熱であるcpも表示されます。
また、物体に吸収されて温度が上昇すると、顕熱はプラスになります。
剛性の容器に封入されたガスに熱が供給される場合、プロセスは定容、つまり一定の体積になります。そして、顕熱計算式は次のようになります。
Q = c v。m。（T f-T i）
断熱係数γ
同じ材料または物質について、一定圧力での比熱と一定体積での比熱の間の商は、断熱係数と呼ばれ、ギリシャ文字のガンマγで一般的に表されます。
断熱係数は1より大きい。1グラムのボディの温度を1度上げるのに必要な熱は、等圧プロセスよりも等圧プロセスの方が大きくなります。
これは、最初のケースでは、熱の一部が機械的作業の実行に使用されるためです。
比熱に加えて、体の熱容量も通常定義されます。これは、体の温度を1度上げるのに必要な熱量です。
熱容量C
熱容量は大文字のCで示され、比熱は小さなcで示されます。両方の量の関係は次のとおりです。
C =c⋅m
ここで、mは体の質量です。
モル比熱も使用されます。これは、1モルの物質の温度を摂氏1度またはケルビン上昇させるのに必要な顕熱の量として定義されます。
固体、液体、気体の比熱
ほとんどの固体のモル比熱は、Rの3倍に近い値です。ここで、Rは普遍的なガス定数です。R = 8.314472 J /（mol *）。
たとえば、アルミニウムのモル比熱は24.2 J /（mol℃）、銅は24.5 J /（mol℃）、金は25.4 J /（mol℃）、軟鉄は25.1 J /（mol℃）。これらの値は3R = 24.9 J /（mol℃）に近いことに注意してください。
対照的に、ほとんどのガスでは、モル比熱はn（R / 2）に近く、nは整数、Rは普遍的なガス定数です。整数nは、ガスを構成する分子の自由度の数に関連しています。
たとえば、分子が3つの並進自由度しか持たない単原子理想気体では、一定体積でのモル比熱は3（R / 2）です。しかし、2原子の理想気体の場合、さらに2つの回転角度があるため、cv = 5（R / 2）になります。
理想的なガスでは、一定の圧力と一定の体積でのモル比熱の次の関係が成り立ちます：cp = cv +R。
水は特筆に値します。25℃の液体状態では、水はcp = 4.1813 J /（g℃）、摂氏100度の水蒸気はcp = 2.080 J /（g℃）、摂氏0度の氷はcp = 2,050 J /（g *）。
潜熱との違い
物質には、固体、液体、気体の3つの状態があります。状態を変えるにはエネルギーが必要ですが、各物質はその分子および原子の特性に応じて異なる方法でそれに応答します。
固体が溶融しているとき、または液体が蒸発しているときは、すべての粒子の状態が変化するまで、物体の温度は一定のままです。
このため、物質が2つの相で平衡状態にある可能性があります。たとえば、固体-液体または液体-蒸気です。一定量の物質は、温度を一定に保ったまま、少しの熱を追加または除去することにより、ある状態から別の状態に移動できます。
材料に供給された熱は、その粒子をより速く振動させ、その運動エネルギーを増加させます。これは温度の上昇につながります。
取得するエネルギーが非常に大きいため、平衡状態に戻らなくなり、それらの間の距離が増加する可能性があります。これが発生しても温度は上昇しませんが、物質は固体から液体に、または液体から気体に変わります。
これが起こるのに必要な熱は潜熱として知られています。したがって、潜熱は物質が相を変化させることができる熱です。
これが顕熱との違いです。顕熱を吸収する物質は温度を上げ、そのままの状態を保ちます。
潜熱を計算する方法は？
潜熱は次の式で計算されます。
ここで、Lは、気化熱または融解熱です。Lの単位はエネルギー/質量です。
科学者たちは、参加する反応の種類に応じて、多くの名前をつけました。たとえば、反応熱、燃焼熱、固化熱、溶解熱、昇華熱などがあります。
さまざまな物質に対するこれらのタイプの熱の多くの値が表になっています。
解決された演習
例1
質量が3 kgのアルミニウムが1つあると仮定します。最初は20°Cであり、その温度を100°Cに上げたいとします。必要な顕熱を計算します。
解決
まず、アルミニウムの比熱を知る必要があります
cp = 0.897 J /（g°C）
次に、アルミニウム片を加熱するために必要な熱量は
Q = cpm（Tf-Ti）= 0.897 * 3000 *（100-20）J
Q = 215 280 J
例2
1リットルの水を海面で25°Cから100°Cに加熱するために必要な熱量を計算します。結果もキロカロリーで表します。
解決
最初に覚えておかなければならないのは、1リットルの水は1 kg、つまり1000グラムの重さがあるということです。
Q = cpm（Tf-Ti）= 4.1813 J /（g℃）* 1000 g *（100℃-25℃）= 313597.5 J
カロリーは、1グラムの水を摂氏1度上げるのに必要な顕熱として定義されるエネルギーの単位です。したがって、1カロリーは4.1813ジュールに相当します。
Q = 313597.5 J *（1 cal / 4.1813 J）= 75000 cal = 75 kcal。
例3
360.16グラムの材料を37℃から140℃に加熱します。供給される熱エネルギーは1150カロリーです。
サンプルを加熱します。出典：自作。
材料の比熱を求めます。
解決
次の式に従って、比熱を顕熱、質量、および温度変化の関数として記述できます。
cp = Q /（mΔT）
以下のデータに置き換えます。
cp = 1150 cal /（360.16 g *（140℃-37℃））= 0.0310 cal /（g℃）
しかし、1つのカロリーは4.1813 Jに等しいので、結果は次のように表すこともできます。
cp = 0.130 J /（g℃）
参考文献
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