比熱の概念をシミュレーターを用いて解説！[物理入門]

2021-05-03　 温度・比熱

前々回の記事で、熱の移動/熱平衡について説明しました。物質間で、熱の移動が発生し、温度が同じになるまで熱の移動がおきます。このときの熱の流れは必ず「高温→低温」という方向になります。

ただ、渡した熱の量に対して、どれぐらい温度が上がるかを示したのが前回説明した「熱容量」です。この熱容量を、今回は比熱という概念を用いて計算していきます！

同じ物質なら、熱容量は物質の重さに比例する

前回説明した熱容量について考えていきます。復習ですが、熱容量Cによって、温度⊿Tだけ変化させるのに必要な熱Qは↓のように示せます。

熱Qがどれだけ必要かは熱容量Cによって決まるわけです。さて、この熱容量Cですが、物質が同じ材料(元素)で構成されているならば、その量(重さ)に比例します。つまり上記の熱容量Cは、物体の質量mを用いて↓のように表せます。

この時、cは比例係数になります。この比例係数cを比熱と呼びます。つまり、比熱の定義は↓のようになります。

シミュレーターで比熱の意味を確認しよう！

上記で説明した比熱を、シミュレーターを使って理解しましょう！

↓2つの物質のパラメタを変えて、熱平衡となる温度を確認しましょう！

まとめ：比熱を使うと、熱容量を質量を用いて表せる！

最後にまとめです。物質の温度の上がりやすさは、物質の「大きさ」「性質」によって決まり、それを熱容量Cと呼んでいました。

この熱容量Cは物質の質量mに比例します。この関係性を表すのが今回説明した比熱cになります。この関係性を理解しておきましょう！
　

[関連記事] 物理入門: 熱・温度

1．絶対温度・絶対零度

2．熱の移動・熱平衡

3．熱容量

4．比熱(本記事)