クエリ: ある物質1gの温度を1°C上昇させるために必要な熱量のことを何容量というでしょう?
文章: 比熱容量 比熱容量(、英: specific heat capacity)とは、圧力または体積一定の条件で、単位質量の物質を単位温度上げるのに必要な熱量である。単に比熱(、英: specific heat)ということも多い。単位記号は J/(kg・K) が用いられる。例えば、水の比熱容量(18°Cにおける)は、約4184 J/(kg・K) である。
文章: 熱の仕事当量 現在では、熱の仕事当量を求めること自体が研究の対象になることはないが、高等学校や大学での実験教材として行われることはある。歴史的に見ると、力学的な仕事と熱量との変換を調べるのが本筋であるが、それは実験的に難しいため、電気的なエネルギーを熱に変換することで仕事当量を求めることが多い。 具体的には、水の入った容器に電熱線と温度計を入れ、容器を熱伝導率の悪い物質で覆う。そして電流を流し、そのときの水の温度上昇から熱の仕事当量を求める。 水の質量を X、容器の熱容量を Y、温度上昇を ΔT とすると、発生した熱量は ( X + Y ) Δ T {\displaystyle (X+Y)\Delta T} [cal]である。したがって、単位をcalからJに変えると、熱量Q[J]は、 文章: 規定度 化学において、規定度(きていど)または規定(計量法上の用語)英: normality) とは、溶液の濃度を表す単位の一つで、溶液 1 L (1 dm = 1000 cm) 当たりの試薬の当量数(グラム当量)を表す。当量濃度(とうりょうのうど、英: equivalent concentration)、規定濃度(きていのうど)とも呼ばれ、容量分析などで用いられる。溶液の規定 N {\displaystyle N} は、モル濃度 c i {\displaystyle c_{i}} を等価係数 f e q {\displaystyle f_{\mathrm {eq} }} で割ることにより定義される。規定は現在ではほぼ使われなくなっており、mol/Lに統一されつつある。1997年10月1日以降は、計量法上の法定計量単位ではなくなっており、取引・証明に用いることは禁止されている。 文章: 温度 動力学理論では、ケルビン温度は、温度(熱)平衡状態における、1 自由度当たりの運動エネルギーの平均値に関連づけられる。エネルギー等配分の法則(equipartition theorem)によると、系の個々の自由度あたりの運動エネルギーは kBT/2 となる。ここで、 T は絶対温度、 kB はボルツマン定数である。3次元空間で、粒子の並進自由度は 3 なので、単原子気体粒子1個は、3kBT/2 なるエネルギーを持つ。例えば気体状態の酸素分子 (O2) は、並進に加えて回転(2自由度)と振動(1自由度)を持つ。それぞれの1自由度あたりの運動エネルギーは、 kBT/2 であるが、振動のモードは、常温を含む低い温度領域では量子力学的に凍結されるので、分子一個当たりの全エネルギーは 5kBT/2 となる。 文章: 定圧モル熱容量 熱力学第一法則より、nモルの気体の内部エネルギーの微小変化dUと圧力P、微小体積変化dV、微小温度変化dT、微小過程中に気体に与えられた熱量dQの間には以下の関係が成立する。 Pは一定なのでdQは次のように表すことができる。 またここで熱容量(比熱)の定義より 文章: カロリー 1948年の国際度量衡総会(CGPM)で、カロリーはできるだけ使用せず、もし使用する場合にはジュール(J)の値を併記することとされた。過去には、カロリーの定義には計量法の定義以外に様々なものがあった。値は次のとおりである。国際標準化機構 (ISO) の ISO 31-4 附属書 B と ISO 80000-5 附属書 B および日本産業規格JIS Z8202-4:2000では、下表中の太字で示した15度カロリー、I.T.カロリー、熱化学カロリー、の3つが(非推奨の単位としてではあるが)挙げられている。(注)I.T.カロリーは、「国際蒸気表カロリー」とも呼ばれる。第5回国際蒸気性質会議(ロンドン 1956年7月)で採択された定義である。カロリーの元々の定義は、「1グラムの水の温度を標準大気圧下で1 °C上げるのに必要な熱量」である。ただし水の比熱はその温度によって異なり、0 °Cで 4. 文章: ヤード・ポンド法 英国熱量単位(Btu)は、1ポンドの水の温度を華氏1度上げるのに必要な熱量と定義される。この単位は1859年にはすでに使用されており、フランスでメートル法の熱量の単位が用いられるよりも早かった。メートル法の熱量の単位カロリーは、1824年にニコラ・クレマンがキログラムと摂氏度を用いて定義したものである。 1873年、英国科学振興協会(英語版)(当時の議長はケルヴィン卿ウィリアム・トムソン)の委員会は、一貫性の概念をメートル法に導入し、CGS単位系の力の単位ダインと仕事の単位エルグを提案した。2年後、ウィリアム・トムソンの兄のジェームズ・トムソンは、ヤード・ポンド法に一貫性の概念を持ち込み、力の単位パウンダルを導入したFPS単位系を構築した。FPS単位系の仕事の単位はフィート・パウンダルとなる。 ヤード・ポンド法の力学の単位系には他に、アーサー・メーソン・ワーシントン(英語版)が提案した英国重力単位系(BG:British Gravitational System)と、英国工学単位系(EE:English Engineering units)がある。どちらも重力加速度に依存しており、力の単位として重量ポンドを使用するが、ニュートンの運動の法則に対するアプローチが異なる。英国重力単位系では、質量ではなく力を基本単位とし、スラグを慣性(質量ではない)の組立単位とする。一方、英国工学単位系では一慣性のないアプローチを使い、運動方程式に重力(g)のために加速度を導入する。どちらのアプローチでも、重量ポンド(重量キログラムでも同様だが)の値が地域によって異なるという問題を引き起こす。そのため、1901年に国際度量衡総会(CGPM)で「度量衡の国際的なサービス」で使用するgの基準値(標準重力加速度)を決定した。その値は北緯45度におけるgの値で、正確に9.80665 m/s(32.174 ft/s)である。 文章: 熱容量 C V ( T , V ) = ( d ′ Q d T ) V = T ( ∂ S ∂ T ) V = ( ∂ U ∂ T ) V {\displaystyle C_{V}(T,V)=\left({\frac {d'Q}{dT}}\right)_{V}=T\left({\frac {\partial S}{\partial T}}\right)_{V}=\left({\frac {\partial U}{\partial T}}\right)_{V}} で表される。括弧に付く添え字は微分を行う温度 T の他に体積 V を変数に持つことを表している。 圧力が一定の条件下での熱容量を定圧熱容量といい、エンタルピー H により 文章: キルヒホッフの法則 (反応熱) 以下の2つの導出例は、どちらも (∂H/∂T)P = CP(エンタルピーの温度係数は定圧熱容量に等しい)という関係式を用いている。温度 T1、圧力 P における反応物のエンタルピーを H(reactants;T1, P) とし、温度 T2、圧力 P における生成物のエンタルピーを H(products;T2, P) とする。エンタルピーは状態量なので、この反応物と生成物とのエンタルピー差 ΔH は一意に定まり、途中の経路には依存しない。それゆえ、温度 T1 の定温定圧条件下で反応させた後に、生成物を定圧条件下で温度 T1 から T2 まで加熱したときのエンタルピー変化は、反応物を定圧条件下で温度 T1 から T2 まで加熱した後に、温度 T2 の定温定圧条件下で反応させたときのエンタルピー変化 文章: エクセルギー 放熱 1116 kJ/s の放熱温度をいくらに選ぶかによって、放熱のエクセルギーと LW との内訳が変わるが、いずれにしてもこの両者がエクセルギーの損失であることに変わりない。エクセルギー収支を上の表のエクセルギー欄に示す。燃焼に伴い 29.1 % という大きなエクセルギー損失が生じている。燃焼のように熱以外のエネルギーが熱エネルギーに変わる際には、このような大きな損失が生じるが、このことは、エンタルピー収支では見ることはできない。右図に示すように、燃焼ガスを用いて蒸気を発生する熱交換プロセスを取り上げる。流入するエンタルピーは、燃焼ガスのエンタルピー 12.2 × 1.30 × (2560 - 20) = 40284 kJ/s と水のエンタルピー 11.5 × (637.5 - 83.9) = 6366 kJ/s の 計 46651 kJ/s である。 文章: 等温過程 Δ G = Δ F + Δ ( P V ) = Δ F + P vap Δ V = 0 {\displaystyle \Delta G=\Delta F+\Delta (PV)=\Delta F+P_{\text{vap}}\Delta V=0}蒸気圧 Pvap(Tex) の下で純物質の液体が気体に相転移するとき、その物質のギブスエネルギーは変化しない。エントロピーの変化 ΔS は 文章: ワット 冷凍機などの冷凍能力も、「単位時間あたりに取り去れる熱量」であるので、ジュール毎秒、すなわちワットの単位で表せる。この冷凍能力は、冷凍機自体のエネルギー消費率とは必ずしも一致せず、同じ単位である両者の比を取って成績係数 (COP) という形で、省エネルギーの指標として用いられる。 文章: GM-1 GM-1は第二次世界大戦時にドイツ国の航空用エンジンで使用された、亜酸化窒素(笑気ガス)を利用した出力増加装置である。 当時の高性能航空用エンジンには、上空での気圧低下を補うためスーパーチャージャー(遠心式圧縮機)が広く用いられていたが、過給しブースト圧を上げると吸気温度が上昇し、エンジンの異常燃焼(ノッキング)を誘発してしまう。特に対ノッキング性の低い、すなわちオクタン価の低い航空燃料を使わざるを得ないケースにおいてはより深刻である。このため、吸気の温度を下げるシステムとして、DB601の開発現場にて、GM-1が考案された。 亜酸化窒素は当時においてもそれほど手に入りにくい物質という訳ではなく、また引火や爆発の危険も無い物質であった。これを加圧し、-88度 Cで液化してボンベに封じこめ、航空機に搭載しておくかたちである。亜酸化窒素は必要な時にスーパーチャージャーに噴射され、気化熱でこれと吸気を冷却し、ノッキングを抑える。さらにエンジン内での混合気の燃焼に伴い酸素を放出する。その酸素によりエンジンはより大きなブースト圧を得た時と同様に、出力が増加する、と言う二段構えのシステムである。また、不必要な重量増とならないようボンベの容量が限られていたことから、「GM-1緊急出力増強装置」などと呼ばれることもある。 これはBf109-G型の登場時から実戦に用いられた。 ただし、矢吹ら(2005)によればボンベを含むシステム全体で100 kg少々の重量が有ったと言われ、亜酸化窒素を使い果たした後は、これはデッドウェイト、すなわちただの重しである。このため敢えて使用されない事も有ったという。 文章: サーム (単位) サーム(英語: therm)は、ヤード・ポンド法系の熱量の単位であり、10万英熱量(Btu)に等しい。サームは、アメリカ合衆国やイギリスにおいて、天然ガスの取引の単位として使用される。1サームは、約105.5メガジュール、25200キロカロリー、29.3キロワット時に相当する。サームという言葉は時々、1000キロカロリーと定義される「サーミー(英語版)」(thermie)と混同される。どちらもギリシャ語で「熱」を意味する言葉を語源とする。 文章: エクセルギー エクセルギー (英: exergy) とは、『系が外界とのみ熱・仕事を交換しながら、外界と平衡するまで状態変化するとき、系から理論上取り出せる最大の仕事量』のことである。availability、available energy、有効エネルギー などとよばれることもある。熱力学第二法則によると、熱を仕事に変換するには常にカルノー効率による制約が伴うので、熱に関連したエネルギーを扱うときには、そのうちの有効に仕事に変換できる部分とできない部分とを区別して扱うことが必要である。前者がエクセルギーとよばれる。熱力学第一法則(エネルギー保存則)は常に成り立つので、外界を含めた拡大系では、エネルギーの量は一定不変である。「省エネルギー」、「エネルギーを節約する」と言うときの「エネルギー」は、「エネルギーの価値」、「エネルギーの質」の意味であり、これがエクセルギーに対応していると考えられる。 文章: 熱膨張 熱膨張(ねつぼうちょう、英語: Thermal expansion)は、温度上昇に応じて物質の形状・面積・体積が膨張したり密度が変化する性質であり、一般的に相転移現象は含めない。 温度は、物質の平均分子運動エネルギーの単調関数である。物質が加熱されると、分子の振動や運動がより激しくなり、通常は分子間の距離がより長くなっていく。温度上昇と共に収縮する物質は稀で、限られた温度範囲内でのみ(後述)発生する。相対的膨張(体積ひずみ)を温度変化で割ったものは熱膨張係数と呼ばれるが、概ね温度と共に変化する。