熱容量体又はシステムのは、身体に伝達された熱エネルギーと、それはそのプロセスの経験温度の変化との商です。別のより正確な定義は、体またはシステムに伝達するためにどれだけの熱が必要であり、その温度が1ケルビン上昇するかを指します。
接触している2つのボディ間に温度差がある限り、最も高温のボディがより低温のボディに熱を放棄するプロセスが継続的に発生します。次に、熱は、2つのシステムの間に温度差があるという単純な事実によって、1つのシステムから別のシステムに伝達されるエネルギーです。
慣例により、正の熱（Q）はシステムによって吸収される熱として、またシステムによって伝達される負の熱として定義されます。
上記のことから、すべてのオブジェクトが同じように簡単に熱を吸収および保持するわけではありません。したがって、特定の材料は他の材料よりも簡単に熱くなります。
結局、体の熱容量はその性質と構成に依存することを考慮に入れるべきです。
数式、単位、メジャー
熱容量は次の式から決定できます。
C = dQ / dT
温度変化が十分に小さい場合は、前の式を簡略化して次のものに置き換えることができます。
C = Q /ΔT
したがって、国際システムの熱容量の測定単位は、ケルビンあたりのジュール（J / K）です。
熱容量は、一定の圧力C pまたは一定の体積C vで測定できます。
比熱
多くの場合、システムの熱容量は、その物質の量または質量に依存します。この場合、均一な特性を持つ単一の物質でシステムが構成される場合、比熱容量とも呼ばれる比熱が必要になります（c）。
したがって、質量比熱は、物質の単位質量に供給されてその温度を1ケルビン上昇させる必要がある熱量であり、次の式から決定できます。
c = Q / mΔT
この方程式では、mは物質の質量です。したがって、この場合の比熱の測定単位は、1ケルビンあたりのキログラムあたりのジュール（J / kg K）、または1ケルビンあたりのグラムあたりのジュール（J / g K）です。
同様に、モル比熱は、物質のモルに供給されてその温度を1ケルビン上昇させる必要がある熱の量です。そして、次の式から決定できます。
この式では、nは物質のモル数です。これは、この場合の比熱の測定単位が、1ケルビンあたりのモルあたりのジュール（J / mol K）であることを意味します。
水の比熱
多くの物質の比熱が計算され、表で簡単にアクセスできます。液体状態の水の比熱の値は1000カロリー/ kg K = 4186 J / kg Kです。逆に、気体状態の水の比熱は2080 J / kg Kであり、固体状態では2050 J /です。 kg K
熱伝達
このようにして、大部分の物質の特定の値がすでに計算されている場合、次の式で2つのボディまたはシステム間の熱伝達を決定することが可能です。
Q = cmΔT
または、モル比熱が使用される場合：
Q = cnΔT
これらの式は、状態の変化がない場合、熱流束を決定できることを考慮に入れる必要があります。
状態変化プロセスでは、潜熱（L）について話します。これは、ある量の物質が相または状態を固体から液体に変化させるために必要なエネルギーとして定義されます（融解熱、L f）または液体から気体へ（気化熱、L v）。
熱の形のそのようなエネルギーは相変化で完全に消費され、温度の変化を逆転させないことを考慮に入れなければならない。このような場合、気化プロセスで熱流束を計算する式は次のとおりです。
Q = L v m
モル比熱を使用する場合：Q = L v n
融合プロセスでは：Q = L f m
モル比熱を使用する場合：Q = L f n
一般に、比熱と同様に、ほとんどの物質の潜熱はすでに計算されており、テーブルで簡単にアクセスできます。したがって、たとえば水の場合、次のことを行う必要があります。
L f = 334 kJ / kg（79.7 cal / g）、0°C; L v = 2257 kJ / kg（539.4 cal / g）、100°C
例
水の場合、1 kgの凍結水（氷）を-25℃から125℃（水蒸気）の温度に加熱すると、プロセスで消費される熱は次のように計算されます。 ：
ステージ1
-25ºCから0ºCの氷。
Q = cmΔT= 2050 1 25 = 51250 J
ステージ2
氷から液体の水への状態の変化。
Q = L f m = 334000 1 = 334000 J
ステージ3
0 LiquidCから100ºCの液体水。
Q = cmΔT= 4186 1 100 = 418600 J
ステージ4
液体水から水蒸気への状態の変化。
Q = L v m = 2257000 1 = 2257000 J
ステージ5
100ºCから125ºCの水蒸気。
Q = cmΔT= 2080 1 25 = 52000 J
したがって、プロセスの総熱流束は、5つの段階のそれぞれで生成される熱流束の合計であり、31112850 Jになります。
参考文献
- Resnik、Halliday&Krane（2002）。Physics Volume 1。チェッカ。
- レイダー、キース、J。（1993）。オックスフォード大学出版局編 物理化学の世界。熱容量。（nd）。ウィキペディアで。2018年3月20日、en.wikipedia.orgから取得。
- 潜熱。（nd）。ウィキペディアで。2018年3月20日、en.wikipedia.orgから取得。
- クラーク、ジョン、OE（2004）。科学の必須辞書。バーンズ&ノーブルブック。
- Atkins、P.、de Paula、J.（1978/2010）。物理化学、（初版1978）、第9版2010、オックスフォード大学出版局、オックスフォード英国。