このページでは比熱とは何かをわかりやすく図で解説しています。

 

 

 

 

結論からいってしまうと比熱とは、”物質1[g]の温度を1[℃]（=1[K]）上昇させるのに必要な熱量[J]（ジュール）のこと”です。

 

比熱の単位は”[J/(g・K)]（ジュール毎グラム毎ケルビン）または[J/(kg・K)]（ジュール毎キログラム毎ケルビン）”が用いられることが多く、その他には”[J/(g・℃)]（ジュール毎グラム毎度）”が用いられます。

 

 

例えば20[℃]の水の比熱は4.184[J/(g・K)]（＝4184[J/(kg・K)]）で、これは”20[℃]の水1[g]の温度を1[℃]上昇させるのに4.184[J]の熱量が必要”ということを表しています。

 

その物質の温度によって比熱は変化し、一般的には温度が上がると比熱も大きくなる傾向にあります（つまり物質の温度を上昇させていくと、温度を上昇させるために必要な熱量も増えていく、ということ）が、水の場合は温度が上昇しても比熱が大きくなるとは限りません（0[℃]では4.218[J/(g・K)]、40[℃]では4.178[J/(g・K)]、80[℃]では4.196[J/(g・K)]）。

 

 

比熱が大きい物質ほど温度は上昇しにくく、比熱が小さい物質ほど温度は上昇しやすい

 

比熱が大きい物質ほど温度は上昇しにくく（温まりにくく）、比熱が小さい物質ほど温度は上昇しやすい（温まりやすい）です。

 

 

比熱とは”物質1[g]の温度を1[℃]（=1[K]）上昇させるのに必要な熱量[J]”を意味するので、”比熱が大きい＝物質1[g]の温度を1[℃]（=1[K]）上昇させるのに必要な熱量[J]が大きい”、”比熱が小さい＝物質1[g]の温度を1[℃]（=1[K]）上昇させるのに必要な熱量[J]が小さい”ということです。

 

（比熱の大きさは物質ごとに数値（○○[J/(g・K)]のように）で表され、比熱が大きい・比熱が小さいというのは、一定の数値の基準があるわけではなく、他の物質と比べて大きいかどうかで判断されます）

 

 

例えば水は他の物質と比べてかなり比熱が大きい物質で、”0[℃]の水の比熱は4.218[J/(g・K)]（＝4218[J/(kg・K)]）”、”0[℃]の鉄の比熱は0.435[J/(g・K)]（＝435[J/(kg・K)]）”になります。

 

（水は比熱が大きい物質、鉄は比熱が小さい物質で、鉄を含めて金属は全体的に比熱が小さい）

 

 

つまり0[℃]の水の温度を1[℃]上昇させるのと、0[℃]の鉄の温度を1[℃]上昇させるのとでは、水の温度を1[℃]上昇させる方が約10倍も多くの熱量が必要になる、ということです。

 

（なので比熱が大きい水の温度は上昇しにくく（温まりにくく）、比熱が小さい鉄の温度は上昇しやすい（温まりやすい））

 

 

同じ温度の物質同士で比較した場合、比熱の大きい物質ほど熱を多く保有している

 

同じ温度の物質同士（例えば0[℃]の水と0[℃]の鉄）で比較した場合、比熱の大きい物質ほど熱を多く保有しています。

 

 

0[℃]の水（比熱 4.218[J/(g・K)]）と0[℃]の鉄（比熱 0.435[J/(g・K)]）の温度をそれぞれ1[℃]上昇させるとき、（鉄の温度を上昇させるときと比べて）水の温度を上昇させるときの方が約10倍の熱量が必要になります。

 

つまり”（同じ温度の物質同士なら）比熱が大きい物質ほど、その物質内により多くの熱をためておくことができる”ということです。

 

 

例えば上図のように同じ温度の水（比熱が大きい）と鉄（比熱が小さい）から同じ量の熱を奪ったとしても、元々の熱の保有量が多い水の方が温度が下がりにくく（冷めにくく）なります。

 

このように比熱というのは、”物質の温めやすさ冷めやすさの指標”として用いられます。

 

下の表で様々な物質の比熱を比較してみると、水は他の物質よりもかなり比熱が大きく、金属は全体的に比熱が小さいことが分かります。

 

 

以上が「比熱とは何かをわかりやすく図で解説！」でした。

 

 

これまで説明したことをまとめますと、

 

 

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