『イラスト図解 よくわかる気象学』で気象予報士試験の準備中。
今日は比熱について学習しました。
比熱とは、熱しやすさの指標
比熱とは、物質１ｋｇを１℃上昇させるのに必要なエネルギー量のことです。
簡単に言えば、熱しやすさの指標です。
比熱で遊ぶ
感覚をつかむため、国語的に遊んでみます。
「彼って比熱が大きいのよ」
これは「彼は熱しやすい」のか「彼は熱しにくい」のか、どちらでしょうか？
答えは、「彼は熱しにくい」です。
なぜなら、比熱とは物質１ｋｇを１℃上昇させるのに必要なエネルギー量なので、「比熱が大きい」ということは温度を上昇させるのに必要なエネルギー量が大きいということだからです。
「彼って比熱が大きいのよ」は「彼を熱するには大きなエネルギーが必要なのよ」という意味なのです。つまり、「彼は熱しにくい」です。
逆に「彼って比熱が小さいのよ」なら「彼って熱しやすいのよ」という意味になります。小さいエネルギー量で熱することができるからです。
さて、その比熱には、定積比熱と定圧比熱があります。
定積比熱とは？
定積比熱とは、体積が一定の場合の比熱のことです。
体積が一定だと、より少ないエネルギー量で温度を上昇させることができます。それは、熱力学の第一法則でみると一目瞭然です。
ΔQ＝ΔW＋Δu
これが熱力学の第一法則ですが、ΔQは加えられた熱量、ΔWは体積変化、Δuは温度変化を表します。（熱力学の第一法則について詳しくは過去記事でどうぞ）
この式において、ΔQは「加えられた熱量」ですが、ΔWの体積変化が一定なら、その熱量はすべてΔuの温度変化に使われます。
つまり、加えられた熱量が体積変化のために消費されない分、温度変化のための取り分が大きくなります。
そのため、体積が一定の場合は、より少ないエネルギー量で温度を上昇させることができるのです。
定圧比熱とは？
一方、定圧比熱とは、圧力が一定の場合の比熱のことです。
ΔQ＝ΔW＋Δu
圧力が一定の場合、熱力学の第一法則において一定になるものがないので、加えられた熱量ΔQは体積変化ΔWと温度変化Δuのそれぞれに振り分けられます。
体積と温度で加えられた熱量をシェアするので、体積が一定の場合のような熱量の独り占めはできません。
なので、定圧の場合は定積の場合に比べ、温度は上昇しにくくなります。
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※講師や講座内容は変更されることもあるかもしれないので、各自で内容を確認の上でお願いします。
