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【読むeラーニング】第2章 大気の熱力学1 〜その23〜「熱力学の第一法則」

(その22の続き)

このCは先ほど重要だと言ったように、比熱と言います。状態方程式を考えていたときにちょっと出てきましたね。1kgの物体の温度を1℃上昇させるのに必要なエネルギーのことを比熱と言って、このCというのは比熱のことなんですね。だから「1℃上昇させるのにどのぐらい必要なの?」ということです。じゃあ今少し条件を付けてみて、体積が変化しないように熱を加えるということを考えてみましょう。いずれにしても普通は熱を加えたりすると体積も大きく変わろうとするし、圧力も変わろうとするんです。それを条件を付けて変化しないようにしてみようということです。熱量を加えても体積が変化しないようにするということですね。体積の変化がないということはΔα=0ということを考えてみます。そうするとここの項が0になりますので、要するにΔQ=CΔTとなって、加えられた熱が全部内部エネルギーの上昇に変わる、温度変化に変わって内部エネルギーになるということで、このCのことを定容比熱と言います。体積が変化しないように熱を加えるときに1kgの空気塊を1℃上昇させるのに必要なエネルギーの比熱ということです。

もう1つ条件を変えられますよね。体積が変化しないというのを今やりましたが、今度は気圧が変化しないように熱を加えたらどうなるかというのを同じように考えてみると、先ほども言いましたけれども熱が加えられると体積も圧力も変化しようとしちゃうんですね。先ほどは体積が変化しないようにギュッと押さえられていたけれども、今度は気圧が変化しないようにということは、温度を変えると膨らんだり縮んだりしないと圧力が変化しちゃうわけですよね。ということでその式はΔQ=CpΔT‐αΔp、要するに加えられた熱が内部エネルギーの上昇としかも体積変化両方ともに使われるということになるわけです。その比熱のことを定圧比熱というふうに言うんですね。

 

(その24へ続きます)

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