熱 関連問題
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高温の物質と低温の物質を接触させると、高温の物質の温度が下がり、低温の物質の温度が上がり、最終的には両者の温度は等しくなります。
この状況を、高温の物質から低温の物質に熱が移動した、と考えます。移動した熱の量を熱量と言います。
単に接触させているだけでは、低温の物質から高温の物質に熱が移動することはありません(熱力学第二法則を参照)。
熱の本質はエネルギーであって、高温の物質から低温の物質にエネルギーが移動しているのです。
従って、熱量の単位は、エネルギーと同じく[J]です。
最終的に両者の温度が等しくなった状態を熱平衡と言います。
高温の物質Aと低温の物質Bを接触させるとき、熱が外部に逃げなければ、高温の物質Aが放出した熱量
と低温の物質Bが吸収した熱量
は等しくなります。
，
は、それぞれの物質の質量と温度変化に比例することが知られています。比例定数を比熱と言います。
質量m，比熱cの物質が
だけ温度変化するとき、
･･･①
質量の単位を[kg]，温度の単位を[K]とすると、比熱の単位は[
]です。
物体の温度を1[K]上昇させるのに必要な熱を熱容量と言います。①式では
が熱容量です。熱容量の単位は
です。
このとき、物質A，物質Bの比熱をそれぞれ、
，
，質量を
，
，最終的な温度を
とすると、
，よって、
･･･②
が成り立ちます。物質A，物質Bの熱容量を
，
とすると、
となります。
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