比熱容量のソースを表示

{{出典の明記|date=2011年10月}}
{{読み仮名|'''比熱容量'''|ひねつようりょう|{{lang-en-short|specific heat capacity}}}}とは、[[圧力]]または[[体積]]一定の条件で、単位[[質量]]の[[物質]]を単位温度上げるのに必要な[[熱|熱量]]である。単に{{読み仮名|'''比熱'''|ひねつ|{{lang-en-short|specific heat}}}}ということも多い<ref>{{Cite web |title=比熱 |url=https://www.cradle.co.jp/glossary/ja_H/detail0013.html |website=www.cradle.co.jp |access-date=2023-12-15}}</ref><ref>{{Cite web |title=比熱（比熱容量）について / ヒートポンプ汚泥乾燥機, 汚泥乾燥機, スラリー乾燥機 {{!}} KENKI DRYER |url=https://kenkidryer.jp/2020/07/21/specific-heat-capacity/ |date=2020-07-21 |access-date=2023-12-15 |language=ja |last=kenki}}</ref>。[[単位記号]]は [[ジュール|J]]/([[キログラム|kg]]・[[ケルビン|K]]) <ref group="注釈">計量法における単位記号である。</ref>が用いられる。例えば、[[水]]の比熱容量（18℃における）は、約4184 J/(kg・K) である。

== 計量単位 ==
比熱容量の[[計量単位]]は次のようになっている。
* [[国際単位系国際文書|SI文書]]では、[[ジュール]]毎[[キログラム]]毎[[ケルビン]]（JK<sup>-1</sup>kg<sup>-1</sup>）<ref>[https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/SI_9th/pdf/SI_9th_%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E%E7%89%88_r.pdf 国際単位系（SI）第 9 版（2019）] p.109 表6、産業技術総合研究所、計量標準総合センター、2020年3月</ref>。
* [[計量法]]上の[[法定計量単位]]としては、ジュール毎キログラム毎ケルビン（J/(kg・K) ）または、ジュール毎キログラム毎度（Ｊ/(kg・[[℃]]) ）の両方が規定されている<ref>[https://laws.e-gov.go.jp/document?lawid=404AC0000000051_20220617_504AC0000000068&keyword=%E6%AF%94%E7%86%B1%E5%AE%B9%E9%87%8F 計量法] 別表第1、比熱容量の欄</ref>。また[[単位記号]]もこれに合わせて2つが規定されている<ref>[https://laws.e-gov.go.jp/document?lawid=404M50000400080_20161001_000000000000000&keyword=%E8%A8%88%E9%87%8F%E5%8D%98%E4%BD%8D%E8%A6%8F%E5%89%87 計量単位規則] 別表第2、比熱容量の欄</ref>。

なお、「ジュール毎キログラム毎ケルビン」と「ジュール毎キログラム毎度」の[[計量法]]での定義は次のようになっており、同一である。
{{Quotation|定義：一キログラムの物質の温度を一ケルビン上げるのに要する熱量が一ジュールであるときの比熱容量}}

1グラム当たりの比熱容量（J/(g・K) または J g<sup>&minus;1</sup> K<sup>&minus;1</sup> ）は、計量法に規定されていない[[法定計量単位#規制|非法定計量単位]]であり、[[計量法#取引、証明とは|取引・証明]]に用いることはできない。

[[水]]の比熱容量（18℃）は、4184 J/(kg・K)である。[[カロリー]]を用いると、1 cal/(g・K)であるが、カロリー(cal)は、[[SI単位]]ではなく、計量法上も栄養学などの特殊な分野における[[熱量]]の計量のみに用いることができる単位であるので、比熱容量の計量単位として取引・証明に用いることは1999年10月以降は禁止されている<ref>[https://laws.e-gov.go.jp/document?lawid=404CO0000000358_20150801_000000000000000&keyword=%E9%87%8D%E9%87%8F%E3%82%AD%E3%83%AD%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%A0 計量法附則第三条の計量単位等を定める政令（平成四年政令第三百五十八号）] 別表第3、項番9、比熱容量の欄、なお係数として4.184ではなく、4.18605が使われていたことに注意。</ref><ref>[https://laws.e-gov.go.jp/document?lawid=404CO0000000358_20150801_000000000000000&keyword=%E9%87%8D%E9%87%8F%E3%82%AD%E3%83%AD%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%A0 計量法附則第三条の計量単位等を定める政令（平成四年政令第三百五十八号）] 別表第4、項番10、比熱容量の欄、「カロリー毎グラム毎度」</ref>。

== 熱力学と比熱 ==
[[熱力学]]では1[[モル]]の物質の熱容量、'''[[モル熱容量]]'''（単位はJ mol<sup>&minus;1</sup> K<sup>&minus;1</sup>）を用いることが多い。[[モル熱容量]]は'''分子熱'''とも呼ばれる。単位質量あたりの[[熱容量]]（比熱容量）に[[モル質量]]（単位はkg mol<sup>&minus;1</sup>）を掛ければ、モル熱容量になる。たとえば25℃の水 (液体)では''c''<sub>p</sub> = 75.291 J mol<sup>&minus;1</sup> K<sup>&minus;1</sup>である。

圧力一定の条件下で測定した場合は'''定圧比熱'''、体積一定の条件下で測定した場合は'''定積比熱'''と呼ばれる。

=== 定圧比熱 ===
'''定圧比熱'''（ていあつひねつ）とは、[[圧力]]一定の条件下で単位量あたりの物質を[[単位温度変化]]させるのに必要な[[熱量]]。特に1モル当たりの定圧比熱を'''[[定圧モル熱容量|定圧モル比熱]]'''あるいは'''定圧モル熱容量'''と呼ぶ。

一般的記号は、''c<sub>p</sub>'' で表し、単位量あたりの[[エンタルピー]]の変化量の傾きを表す。
: <math>c_p = \left( \frac{\partial h}{\partial T} \right)_p</math>

=== 定積比熱 ===
'''定積比熱'''（ていせきひねつ）とは、[[体積]]一定の条件下で単位量あたりの物質を[[単位温度変化]]させるのに必要な[[熱量]]。特に1モル当たりの定積比熱を'''[[定積モル熱容量|定積モル比熱]]'''あるいは'''定積モル熱容量'''と呼ぶ。

一般的記号は、 ''c<sub>V</sub>'' で、単位量あたりの[[内部エネルギー]]の変化量の傾きを表す。
: <math>c_V = \left( \frac{\partial u}{\partial T} \right)_V</math>

== 性質 ==
通常、液体、固体における比熱は、温度により極端に変化しないが、気体においては[[エンタルピー]]の変化量や体積変化が大きく、状態量として定圧比熱や定積比熱を考えなければならない。

[[理想気体]]においては''R'' を[[気体定数]]として
:<math>c_p-c_V=R\,</math>　([[マイヤーの関係式]])
の関係がある（記事[[比熱比]]に詳しい）。このことは次のように説明される。エネルギーの出入りについて定積の場合と定圧の場合を考えてみると、定積の場合、変化に際して系は仕事をしないから系に入ってきたエネルギーはすべて温度上昇に使える。ところが、定圧の場合には系の温度を上げた上で、さらに体積変化分の仕事をしなければならない。この仕事に内部エネルギーは使えない（[[理想気体]]の場合温度は内部エネルギーの関数である）から、結局この分のエネルギーも余分に外から与えてやらなければならないのである。

固体・液体の熱膨張は物質の混合等によるものも含め相により正にも負にもなるので両者の大小関係は不定である。

気体の混合物については、一般的には、モル分圧比が成り立つ。

ある温度以上の[[単体]]の固体では定積モル熱容量''c<sub>V</sub>'' が一定になるという[[デュロン＝プティの法則]]がある。

金属中の自由電子系の比熱（[[電子比熱]]）は低温では絶対温度に比例する<ref>{{cite|和書 |author=和達三樹|author2=十河清|author3=出口哲生 |title=ゼロからの熱力学と統計力学 |publisher=岩波書店 |year=2005 |isbn=4-00-006700-1 |page=170}}</ref>。

== 容積比熱 ==
熱容量を考慮するときに、質量単位でなく体積単位の方が便利な場合があり、その場合は、容積比熱もしくは体積比熱が用いられる。単位は例えば、J/(m<sup>3</sup>&middot;K)である。

使われる分野としては以下がある。
*[[建築]]分野での壁材の[[断熱]]特性。用語として容積比熱がよく用いられる。
*[[土壌]]分野での土の熱特性。用語として体積比熱がよく用いられる。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
<references group="注釈" />
=== 出典 ===
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[熱容量]]
* [[定積モル熱容量]]
* [[定圧モル熱容量]]
* [[比熱容量の比較]]
* [[デバイの比熱式]]、[[アインシュタイン模型]]
* [[比熱容量比]] - [[比熱比]]
* [[エンタルピー]]
* [[エネルギー等配分の法則]]
* [[熱伝導]]

{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:ひねつようりよう}}
[[Category:比熱|*]]
[[Category:物性値]]
[[Category:熱力学]]