比ひ熱容量ねつようりょう

比ひ熱容量ねつようりょう（ひねつようりょう、（英えい: specific heat capacity）とは、圧力あつりょくまたは体積たいせき一定いっていの条件じょうけんで、単位たんい質量しつりょうの物質ぶっしつを単位たんい温度おんど上あげるのに必要ひつような熱量ねつりょうである。単たんに比熱ひねつ（ひねつ、（英えい: specific heat）ということも多おおい。単位たんい記号きごうは J/(kg・K) が用もちいられる。例たとえば、水みずの比ひ熱容量ねつようりょう（18℃における）は、約やく4184 J/(kg・K) である。

計量けいりょう単位たんい

比ひ熱容量ねつようりょうの計量けいりょう単位たんいは次つぎのようになっている。

• SI文書ぶんしょでは、ジュール毎まいキログラム毎まいケルビン（JK^-1kg^-1）
• 計量けいりょう法ほう上うえの法定ほうてい計量けいりょう単位たんいとしては、ジュール毎ごとキログラム毎ごとケルビン（J/(kg・K) ）または、ジュール毎ごとキログラム毎度まいど（Ｊ/(kg・℃) ）の両方りょうほうが規定きていされている。また単位たんい記号きごうもこれに合あわせて2つが規定きていされている。

なお、「ジュール毎ごとキログラム毎ごとケルビン」と「ジュール毎ごとキログラム毎度まいど」の計量けいりょう法ほうでの定義ていぎは次つぎのようになっており、同一どういつである。

定義ていぎ：一いちキログラムの物質ぶっしつの温度おんどを一いちケルビン上あげるのに要ようする熱量ねつりょうが一いちジュールであるときの比ひ熱容量ねつようりょう

1グラム当あたりの比ひ熱容量ねつようりょう（J/(g・K) または J g⁻¹ K⁻¹ ）は、計量けいりょう法ほうに規定きていされていない非ひ法定ほうてい計量けいりょう単位たんいであり、取引とりひき・証明しょうめいに用もちいることはできない。

水みずの比ひ熱容量ねつようりょう（18℃）は、4184 J/(kg・K)である。カロリーを用もちいると、1 cal/(g・K)であるが、カロリー(cal)は、SI単位たんいではなく、計量けいりょう法ほう上じょうも栄養えいよう学がくなどの特殊とくしゅな分野ぶんやにおける熱量ねつりょうの計量けいりょうのみに用もちいることができる単位たんいであるので、比ひ熱容量ねつようりょうの計量けいりょう単位たんいとして取引とりひき・証明しょうめいに用もちいることは1999年ねん10月がつ以降いこうは禁止きんしされている。

熱ねつ力学りきがくと比熱ひねつ

熱ねつ力学りきがくでは1モルの物質ぶっしつの熱容量ねつようりょう、モル熱容量ねつようりょう（単位たんいはJ mol⁻¹ K⁻¹）を用もちいることが多おおい。モル熱容量ねつようりょうは分子ぶんし熱ねつとも呼よばれる。単位たんい質量しつりょうあたりの熱容量ねつようりょう（比ひ熱容量ねつようりょう）にモル質量しつりょう（単位たんいはkg mol⁻¹）を掛かければ、モル熱容量ねつようりょうになる。たとえば25℃の水みず (液体えきたい)ではc_p = 75.291 J mol⁻¹ K⁻¹である。

圧力あつりょく一定いっていの条件下じょうけんかで測定そくていした場合ばあいは定圧ていあつ比熱ひねつ、体積たいせき一定いっていの条件下じょうけんかで測定そくていした場合ばあいは定てい積せき比熱ひねつと呼よばれる。

定圧ていあつ比熱ひねつ

定圧ていあつ比熱ひねつ（ていあつひねつ）とは、圧力あつりょく一定いっていの条件下じょうけんかで単位たんい量りょうあたりの物質ぶっしつを単位たんい温度おんど変化へんかさせるのに必要ひつような熱量ねつりょう。特とくに1モル当あたりの定圧ていあつ比熱ひねつを定圧ていあつモル比熱ひねつあるいは定圧ていあつモル熱容量ねつようりょうと呼よぶ。

一般いっぱん的てき記号きごうは、c_p で表あらわし、単位たんい量りょうあたりのエンタルピーの変化へんか量りょうの傾かたむきを表あらわす。

$c_{p}=\left({\frac {\partial h}{\partial T}}\right)_{p}$

定てい積せき比熱ひねつ

定てい積せき比熱ひねつ（ていせきひねつ）とは、体積たいせき一定いっていの条件下じょうけんかで単位たんい量りょうあたりの物質ぶっしつを単位たんい温度おんど変化へんかさせるのに必要ひつような熱量ねつりょう。特とくに1モル当あたりの定てい積せき比熱ひねつを定てい積せきモル比熱ひねつあるいは定てい積せきモル熱容量ねつようりょうと呼よぶ。

一般いっぱん的てき記号きごうは、 c_V で、単位たんい量りょうあたりの内部ないぶエネルギーの変化へんか量りょうの傾かたむきを表あらわす。

$c_{V}=\left({\frac {\partial u}{\partial T}}\right)_{V}$

性質せいしつ

通常つうじょう、液体えきたい、固体こたいにおける比熱ひねつは、温度おんどにより極端きょくたんに変化へんかしないが、気体きたいにおいてはエンタルピーの変化へんか量りょうや体積たいせき変化へんかが大おおきく、状態じょうたい量りょうとして定圧ていあつ比熱ひねつや定てい積せき比熱ひねつを考かんがえなければならない。

理想りそう気体きたいにおいてはR を気体きたい定数ていすうとして

$c_{p}-c_{V}=R\,$　(マイヤーの関係かんけい式しき)

の関係かんけいがある（記事きじ比熱ひねつ比ひに詳くわしい）。このことは次つぎのように説明せつめいされる。エネルギーの出入でいりについて定てい積せきの場合ばあいと定圧ていあつの場合ばあいを考かんがえてみると、定てい積せきの場合ばあい、変化へんかに際さいして系けいは仕事しごとをしないから系けいに入はいってきたエネルギーはすべて温度おんど上昇じょうしょうに使つかえる。ところが、定圧ていあつの場合ばあいには系けいの温度おんどを上あげた上うえで、さらに体積たいせき変化へんか分ぶんの仕事しごとをしなければならない。この仕事しごとに内部ないぶエネルギーは使つかえない（理想りそう気体きたいの場合ばあい温度おんどは内部ないぶエネルギーの関数かんすうである）から、結局けっきょくこの分ぶんのエネルギーも余分よぶんに外そとから与あたえてやらなければならないのである。

固体こたい・液体えきたいの熱ねつ膨張ぼうちょうは物質ぶっしつの混合こんごう等とうによるものも含ふくめ相しょうにより正せいにも負まけにもなるので両者りょうしゃの大小だいしょう関係かんけいは不定ふていである。

気体きたいの混合こんごう物ぶつについては、一般いっぱん的てきには、モル分ぶん圧あつ比ひが成なり立たつ。

ある温度おんど以上いじょうの単体たんたいの固体こたいでは定てい積せきモル熱容量ねつようりょうc_V が一定いっていになるというデュロン＝プティの法則ほうそくがある。

金属きんぞく中ちゅうの自由じゆう電子でんし系けいの比熱ひねつ（電子でんし比熱ひねつ）は低温ていおんでは絶対温度ぜったいおんどに比例ひれいする。

容積ようせき比熱ひねつ

熱容量ねつようりょうを考慮こうりょするときに、質量しつりょう単位たんいでなく体積たいせき単位たんいの方ほうが便利べんりな場合ばあいがあり、その場合ばあいは、容積ようせき比熱ひねつもしくは体積たいせき比熱ひねつが用もちいられる。単位たんいは例たとえば、J/(m³·K)である。

使つかわれる分野ぶんやとしては以下いかがある。

• 建築けんちく分野ぶんやでの壁かべ材ざいの断熱だんねつ特性とくせい。用語ようごとして容積ようせき比熱ひねつがよく用もちいられる。
• 土壌どじょう分野ぶんやでの土どの熱ねつ特性とくせい。用語ようごとして体積たいせき比熱ひねつがよく用もちいられる。

関連かんれん項目こうもく

• 熱容量ねつようりょう
• 定てい積せきモル熱容量ねつようりょう
• 定圧ていあつモル熱容量ねつようりょう
• 比ひ熱容量ねつようりょうの比較ひかく
• デバイの比熱ひねつ式しき、アインシュタイン模型もけい
• 比ひ熱容量ねつようりょう比ひ - 比熱ひねつ比ひ
• エンタルピー
• エネルギー等とう配分はいぶんの法則ほうそく
• 熱ねつ伝導でんどう