熱容量とは?
熱容量(C)とは、物体の温度を1度上げるために吸収しなければならない熱エネルギーの量を表す物理量です。これは物質の種類だけでなく、存在する物質の量にも依存する「示量性(しめりょうせい)」の性質をもちます。SI単位はジュール毎ケルビン(J/K)です。この計算ツールは普遍的で、あらゆる物理系に使えます。特定の国の前提条件は必要ありません。
このツールの使い方
物体に与えた熱エネルギーの総量(Q)をジュールで、その結果生じた温度変化(ΔT)をケルビンで入力します(温度の「差」を扱うため、セルシウス度〔℃〕でも数値は同じになります)。ツールが Q を ΔT で割り、熱容量を返します。熱エネルギーと温度変化は、必ず同じ過程についての値を入力してください。
計算式の解説
基本となる式は $$C = \frac{\text{Heat Energy }Q\text{ (J)}}{\Delta T\text{ (K)}}$$ です。ここで \(Q\) は移動した熱量、\(\Delta T = \) 終温度 − 初温度 を表します。熱容量が大きいほど、その物体は温度変化に対して「鈍く」、わずかな温度上昇のために多くのエネルギーを蓄えられることを意味します。比熱(比熱容量)を求めたい場合は、\(C\) を質量で割ります:\(c = C / m\)。
計算例
例えば、5,000 J の熱で物体の温度が 10 K 上昇したとします。このとき $$C = 5000 \div 10 = 500 \ \text{J/K}$$ となります。もしこの物体の質量が 2 kg なら、比熱容量は \(500 \div 2 = 250 \ \text{J/(kg}\cdot\text{K)}\) です。
よくある質問(FAQ)
どの単位を使えばよいですか? \(Q\) にはジュール、\(\Delta T\) にはケルビン(または ℃ の差)を使うと、\(C\) は J/K で得られます。単位を統一して入力してください。
熱容量と比熱の違いは? 熱容量(C)は物体全体に対する値で、比熱容量(c)は単位質量あたりの値です。\(C\) を質量で割ると \(c\) が求められます。
ΔT はマイナスになってもよいですか? 物体が冷却される場合、\(Q\) と \(\Delta T\) はどちらも負になるため、\(C\) は正のままになります。なお温度変化がゼロの場合は値が定義できないため、このツールでは計算できないように制御しています。