熱量とは? 比熱とは?

熱量

熱は、物を熱したり、冷やしたりす働きをするものです。

温度は、50グラムの水の温度も100グラムの水の温度も
15℃なら15℃で、水の量には関係ありません。

しかし熱は50グラムの水を15℃から100℃まで熱するのと
100グラムの水を同じだけ温度を上げるのとでは、必要な熱の量が違います。

コップと試験管に入れた水は、高さが同じでも、かさが違います。
水の高さにあたるものが温度で、水のかさにあたるのが熱の量と言えます。

ですから、温度が多い少ないということはありませんが
熱では、多い少ないということが大切なのです。

それで熱の多さを、ただ熱と言わないで、熱量と言います。




熱量の単位

熱量を測る単位にはカロリーを使います。
1グラムの水の温度を1℃だけ上げるのに必要な熱量を1カロリー
または1グラムカロリーといいます。

大カロリー(キログラムカロリー)

1カロリーの1000倍、つまり、1キログラムの水の温度を
1℃だけ上げるのに必要な熱量を、1キログラムカロリー、または大カロリーと言います。

大カロリーに対して、ふつうのカロリーのことを、小カロリーと呼ぶこともあります。
食物のカロリーを2800カロリーと言ったりしますが、これは大カロリーを意味しています。

比熱

急にものごとに熱心になったかと思うと、またすぐに飽きて止めてしまう人のことを
熱しやすく冷めやすい人と言いますが物にも、あたたまりやすいものと
あたたまりにくいものとがあります。

また、同じ水とか油というものでも、同じ温度になるまで熱するのには
分量が多ければ熱もたくさん必要です。

それで、いろいろな物のあたたまりやすさを比べるには
同じ重さの物で、比べなければなりません。

同じ重さの物を、同じ温度になるまで熱するのに必要な然の量を比べれば
あたたまりやすいか、あたたまりにくいかがわかります。

それで、1グラムの物の温度を1℃高めるのに必要な熱量を、比熱と言います。
たとえば、1グラムの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量は
1カロリーですから、水の比熱は1です。



実験

10円銅貨は、11枚で約50グラム、1円アルミ貨は、50まいで約50グラムあります。
これらを室内にしばらくおいて室温と同じにしておきます。

また水をビーカーに50立方センチ入れて、これも室温と同じにしておきます。
つぎに、やはり50立方センチの水を40℃にしておきます。

これは、大きなビーカーに湯を入れ、水をついで40℃の水をつくります。
冷めてきたら湯をたして40℃にします。

この40℃の水を、温度を確かめてから、小さなビーカーなどに
50立方センチだけ測って入れます。

はじめに室温になっている50立方センチの水に
40℃の水50立方センチをくわえ、温度計で温度をはかります。
室温が22℃ぐらいのとき、この温度は、30℃ぐらいになるでしょう。

つぎに、小さなビーカーに、室温になっている10円銅貨11枚(約50グラム)を入れ
これに40℃の水50立方センチをついで、すこしふりまわしてから
温度計で水の温度を測ります。

するとこんどは、温度は前よりずっと高く
室温が22℃ぐらいのときは、温度が38℃ぐらいになるでしょう。

つぎに、50枚のアルミ貨(約50グラム)をビーカーに入れて
40℃の水50立方センチをついで、少しふりまわして、水の温度を測ります。

すると、室温が22℃ぐらいのときは
アルミ貨と40℃の水50立方センチをまぜたものの温度は36℃ぐらいになるでしょう。

この実験で、だいたい室内と同じ温度の50グラムの水と銅貨とアルミ貨を
40℃の水50立方センチで熱したのですが室温の水より
銅貨やアルミ貨をまぜたときのほうが、ずっと高い温度になることがわかるでしょう。

また室温の水を使ったときより、銅貨やアルミ貨を使ったときのほうが
40℃の水の冷め方は少ないのですから
銅貨やアルミ貨は、少ない熱で温度を上げることができるということがわかります。

また、銅貨がいちばんあたたまりやすく
アルミ貨は銅貨よりは少しあたたまりにくく
水は、ずっとあたたまりにくいことがわかるでしょう。

熱容量

物の温度を全体として1℃上げるのに必要なカロリーを、その物の熱容量と言います。
熱容量は、その物をつくっている物質の比熱に
その物のグラム数をかけた数に等しくなります。

ですから、同じ比熱の物質なら、その量が多いほど、熱容量は大きくなります。







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