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 比熱容量の計量単位は次のようになっている。なお、「ジュール毎キログラム毎ケルビン」と「ジュール毎キログラム毎度」の計量法での定義は次のようになっており、同一である。1グラム当たりの比熱容量(J/(g・K) または J g K )は、計量法に規定されていない非法定計量単位であり、取引・証明に用いることはできない。水の比熱容量(18°C)は、4184 J/(kg・K)である。カロリーを用いると、1 cal/(g・K)であるが、カロリー(cal)は、SI単位ではなく、計量法上も栄養学などの特殊な分野における熱量の計量のみに用いることができる単位であるので、比熱容量の計量単位として取引・証明に用いることは1999年10月以降は禁止されている。
文章: キルヒホッフの法則 (反応熱) 熱化学におけるキルヒホッフの法則(キルヒホッフのほうそく)、または、キルヒホフの法則とは、反応熱の温度係数が反応前後の熱容量の差に等しいという法則である。1858年にグスタフ・キルヒホッフが理論的に導いた。狭義の化学反応に伴う反応熱について成り立つだけでなく、溶解熱(英語版)や希釈熱などの、広義の混合熱(英語版)についても一般に成り立つ。また、蒸発熱などの、状態変化に伴う潜熱についても適用できる。 この法則によると、反応後の熱容量が反応前の熱容量より大きい場合、発熱反応であれば、温度上昇とともに発熱量が減少する。吸熱反応であれば、逆に、温度上昇とともに吸熱量が増大する。反応後の熱容量が反応前の熱容量より小さい場合は、温度上昇とともに発熱量は増大し、吸熱量は減少する。いずれの場合でも、反応前後の熱容量の差が大きいほど、反応熱の温度依存性が顕著になる。 エンタルピーを用いると、上記の事柄はキルヒホッフの式と呼ばれる簡潔な式で表現できる。 文章: 熱容量 C ( T ) = T d S d T {\displaystyle C(T)=T{\frac {dS}{dT}}} と表される。 体積が一定の条件下での熱容量を定積熱容量といい、内部エネルギー U により 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: 熱量計 熱量計(ねつりょうけい)、カロリーメーターとは、熱量測定、すなわち化学反応・物理変化にともなって出入りする熱量や熱容量の測定に用いられる器具である。一般に普及している方式には示差走査熱量計(DSC)、等温微少熱量計(IMC)、等温滴定型熱量計(ITC)、加速速度熱量計(ARC、暴走反応熱量計とも)などがある。金属容器に水を満たし、燃焼室の上に吊り下げて温度計を取り付けるだけでも簡単な熱量計となる。 物質AとBの間の反応においてA単位量当たりのエンタルピー変化を決定するには、まずそれらを熱量計にセットして反応前後の温度を記録する。温度の変化量に物質の質量および比熱をかけると反応で吸収されたエネルギー量となり、さらにそれをAの物質量で割れば反応のエンタルピー変化が得られる。この方法は主に大学教育において熱量測定の実習として用いられている。ただしここでは容器の壁を通した熱の損失と、温度計や容器そのものの熱容量は無視している。 文章: ジェームズ・プレスコット・ジュール ボルタ電池を使うとジュールの法則にのっとった熱が得られることは明らかになったが、この熱がどこから生み出されたかについては知られていなかった。 この当時の熱学は、熱は物質であるとするカロリック説と、運動であるとする熱運動説の2つの説があった。カロリック説の基軸となっている熱量保存則によれば、熱は生み出されることはないのであるから、発生した熱はボルタ電池から移動してきたと考えられる。 1843年、ジュールは、おもりの力によって水中でコイルを回転させる実験を行った。コイルを回転させると誘導電流が発生し、水の温度が上昇する。この場合も熱量保存則では、コイルから熱が移動するため、コイル自身は温度が下がっているはずである。一方、「熱は物質でなく振動状態と考えるなら、単なる力学的作用によって、たとえば銅線でできたコイルを永久磁石の磁極の前で回転させるというようなことによって、熱が作り出されないとする理由は何もないように思える」ジュールは、コイルを含めた全体の温度変化を測ることで、熱がコイルから移動してきたのか、それとも新たに発生したのかを確かめようとしたのである。 文章: G1期 生理的温度は細胞の成長に最適な温度であり、ヒトの正常な生理的温度は約 37 °Cである。G1期は、細胞が細胞分裂に従事するか細胞周期から脱出するかを決定する、特に重要な期間である。細胞分裂を行わないようシグナルを受けた場合には、S期へ進行する代わりに、G0期と呼ばれる休眠状態へ移行する。脊椎動物で細胞増殖を行ってない細胞の大部分は、G0期へ移行する。 文章: 濃度 質量パーセント濃度 = {溶質(例ではメタノールの質量)/ 全体量(例では水溶液)} × 100 wt%また、きわめて希薄な溶液に対しては百万分率や十億分率の単位が用いられる。次に例示する分量を示すSI接頭語と組み合わせた補助単位で希薄度にあわせて濃度が表される。これらと同じように、含まれる混合物(例ではメタノール)の単位として物質量を用いたものが使われる。例の文章より100 gの液体には、32 gのメタノールが含まれていることがわかるが、メタノールの分子量から算出される物質量(モル)は、C = 12.0 - , H = 1.00 - , O = 16.0 -とすると、メタノールの分子量はCH3OH = 12.0 - + 4 × 1.00 - +16.0 - = 32.0 -となり、物質量は32 g/(32.0 g/mol) = 1.0 molとなる。 文章: 熱量計 ボンベ系では圧力と酸素濃度が高いため、通常引火性を持たない物質でも燃焼させることができる。これによって燃焼熱の測定が可能になるが、一部の物質は不完全燃焼となるので残留質量を考慮に入れる必要がある。このため解析は困難となり、誤差が増加しデータが損なわれる。 それほど燃焼性がよくない物質を扱う場合、燃焼熱が既知の可燃物と混合してペレットにする方法がある。ボンベの熱容量CVはわかっているものとして、測定対象の燃焼熱HLF、可燃物の燃焼熱HF、点火ワイヤの燃焼熱HW、それぞれの質量をmLF、mF、mW、温度変化ΔTを用いて以下が成り立つ。 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: 熱の仕事当量 が得られる。 Cp, Cv の値は、ドラローシュとベラールによる熱容量の測定値、およびデューロンが測定した、Cp / Cv = 1.421 という値を利用すれば求められる。こうして求めた J の数値は、現在知られている値よりも小さいが、これは当時の測定値の誤差によるものである。 ジェームズ・プレスコット・ジュールは、1843年にはじめて熱の仕事当量を実験により測定した。その測定は、おもりによる重力で電磁石のコイルを回転させ、その結果として発生する誘導電流の発熱を調べるというものであった。この実験により、ジュールは「1ポンドの水の温度を華氏目盛りで1度だけ上昇させることのできる熱量は、838ポンド[のおもり]を鉛直に1フィートの高さまで持ち上げることのできる機械的力に等しいし、それだけの力に転換されうるだろう」との結論を得た。この数値は、J = 4.50 J/cal に相当する(以下、単位はすべて現在の J/cal に換算して記載する)。 文章: 相転移 熱的現象としては第一種相転移が進行中の一成分系は圧力が一定の場合、系の温度が一定のままでの系外への熱の放出あるいは吸収が見られる。このような機構で生じる熱を転移熱(てんいねつ)または潜熱(せんねつ)とよぶ。そもそも熱の定義は物体に作用することで温度変化をもたらす物理量であり、一次相転移点以外の状態では熱の作用は温度変化をもたらすのでこの場合を顕熱とよび、一次相転移点において作用により温度変化を生じない場合を潜熱と呼び分けたことに由来するので、顕熱と潜熱とで物理量である熱として違いがあるわけではない。 相転移前後を状態1、状態2とした場合、それぞれの相の生成エンタルピー H1, H2の総量の差分だけ、転移熱が発生する。 転移熱の単位は質量あたりの熱量 (J/g) または物質量あたりの熱量 (J/mol) で示される。例えば、水の融解熱は 333.5 J/g、気化熱は 2256.7 J/g である。 文章: 熱膨張 熱膨張は、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。 文章: 定圧モル熱容量 と表されるため、単原子気体の定圧モル熱容量は次のように表される。 また、定積モル比熱×物質量は内部エネルギーの変化であり、(その内部エネルギーの変化は温度の変化のみに依存していて、加熱されている気体は定積、定圧問わず内部エネルギーが3/2Rを比例定数として、温度に比例して大きくなる。)熱力学第一法則からその内部エネルギの変化と、気体の外部にした仕事の和は気体に与えた熱量Qとおなじであり、Q=⊿U+Wと表される。 定圧変化する場合は、W=P⊿V=nR⊿Tとなり、結局nmolの気体を定圧変化させるためには必要な熱量は5/2nR⊿Tとなる。 文章: 英熱量 英熱量は1ポンドの水の温度を華氏度で1度上げるために必要な熱量と定義される。すなわち、カロリーの定義をヤード・ポンド法の単位に置き換えたものと言える。水の比熱はその温度によって異なるので、カロリー同様、何度の水で定義するかによって以下のように各種の英熱量が存在することになる。その差はおおむね0.5%の範囲である。 文章: 等温過程 Δ S = ∫ V A V B ( ∂ P ∂ T ) V d V = ∫ V A V B d P vap d T d V = d P vap d T Δ V {\displaystyle \Delta S=\int _{V_{\text{A}}}^{V_{\text{B}}}\left({\frac {\partial P}{\partial T}}\right)_{V}dV=\int _{V_{\text{A}}}^{V_{\text{B}}}{\frac {dP_{\text{vap}}}{dT}}dV={\frac {dP_{\text{vap}}}{dT}}\Delta V}となる。ここで、気相と液相が共存している領域では (∂P/∂T)V = dPvap/dT であって体積 V に依存しないことを用いた。エンタルピーの変化 ΔH は、G = H - TS の関係を使って求める。