ある物体の温度を１℃（K）上げるのに必要なエネルギーを熱容量といいます。単位はkJ/Kで表されます。
今回は、熱容量とは何か、どのようなときに利用されるかについて解説してみたいと思います。
こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。
1. 熱容量とは？
熱容量は物体の質量m[kg]に比熱c[J/kgK]を掛けることで計算することが出来ます。熱容量が大きければ温度が上がりにくく、熱容量が小さければ上がりやすいということになります。
$$C=mc$$
- C：熱容量 J/K
- m：質量 kg
- c：比熱 J/kgK
熱容量は比熱の大きさに左右されます。
水の比熱が4.19kJ/kgK、鉄が0.43kJ/kgK、アルミが0.88kJ/kgKという風に物質固有の値が決められています。比熱の違いは物質がもつ原子や分子の振動や回転によって変わるようです。
良くレストランなどでステーキの横に熱した石が置いてあり、焼きながら食べるスタイルがあります。石の熱容量が大きいから成り立つのかと思い調べてみると、石の比熱は水の4.19kJ/kgKに対し1kJ/kgK程度であまり大きくありませんでした。あれは石の融点が1000℃以上ということで利用されているようです。
2. 熱容量の使い方
熱容量は単独で使われることは少なく、温度と組み合わせることで利用されます。例えば、100kgの水を10℃から90℃に昇温させるために必要なエネルギーは？と問われれば、水の熱容量に温度差を掛けることで算出することが出来ます。
式に表すと次のようになります。
$$100kg×4.19kJ/kgK×(90-10)K=33520kJ$$
これを文字で表すと、質量をm、比熱をc、温度差をΔTとしてmcΔTという言い方をします。熱の計算をする際にはこの呼び方が多用されますので是非覚えておいてください。
熱交換器の選定やエネルギー消費量の計算をする時にこの考え方が必須になります。
-
【熱交換器】熱交換器の伝熱面積計算方法
プラントや工場などで廃棄されている熱を熱交換器で回収したいときその熱交換器がどの程度のサイズになるの ...
気体の場合は定積比熱と定容比熱の２種類があるので、熱容量も２種類あることになります。
-
【熱力学】定圧比熱と定積比熱、気体の比熱が2種類あるのはなぜ？
気体の比熱には、圧力一定で加熱を行った時の「定圧比熱（Cp）」と容積一定の状態で加熱を行った時の「定 ...
まとめ
- 熱容量は物体の温度を1℃上げるのに必要なエネルギー
- 熱容量は比熱によって大きく変わる
- mcΔTで必要なエネルギーを計算する際に用いられる
mcΔTで合計エネルギー量を計算することは多いですが、mcが熱容量だという考え方を見落としがちです。言葉と意味を理解しておきましょう。
2020/2/15
【伝熱工学】放射伝熱の仕組みを詳しく解説！産業分野でどう役立っている？
ストーブにあたった時に温かさを感じる理由はご存知ですか？放射伝熱、熱放射、輻射電熱などと呼ばれます。 今回は放射伝熱とは何かについて詳しく解説していきます。 目次放射伝熱とは放射伝熱の式プランクの法則ステファン・ボルツマンの法則ウィーンの変位則放射伝熱を利用した機器放射温度計太陽熱温水器マイクロ波加熱加熱炉（工業炉）まとめ 放射伝熱とは 放射伝熱は、電磁波を介して熱が伝わる現象です。英語ではthermal radiation、radiant heat transferなどと呼ばれています。電磁波のうち、赤 ...
ReadMore
2020/2/27
【伝熱工学】夏場の鉄棒が冷たいのはなぜ？
夏場、公園で鉄棒に触れたときに冷たく感じることを不思議に感じたことってありませんか？ 公園の木に触ると冷たく感じないのに、鉄棒に触ると冷たく感じます。同じ気温のはずなのに感じ方に差が出るのはなぜでしょうか？ 今回は夏場に公園の鉄棒を触ると冷たく感じる理由について解説してみたいと思います。 鉄棒が木よりも冷たく感じる理由は次の３つです。 鉄は木材よりも熱伝導率が高い 熱伝導率が高いと総括伝熱係数が大きくなる 総括伝熱係数が高いと熱の移動が大きくなる 専門用語が出てきたので一つずつ見てみたいと思 ...
ReadMore
2020/5/31
【伝熱工学】熱容量って何？大きいものと小さいものの違いは？
ある物体の温度を１℃（K）上げるのに必要なエネルギーを熱容量といいます。単位はkJ/Kで表されます。 今回は、熱容量とは何か、どのようなときに利用されるかについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 チャンネル登録はこちら 目次1. 熱容量とは？2. 熱容量の使い方まとめ 1. 熱容量とは？ 熱容量は物体の質量m[kg]に比熱c[J/kgK]を掛けることで計算することが出来ます。熱容量が大きければ温度が上がりにくく、熱容量が小さければ ...
ReadMore
2020/5/13
【伝熱工学】熱伝導率と熱伝達率の違いは！？２つを合わせたU値の求め方
熱伝導率と熱伝達率の違いは何でしょう？ どちらも熱の伝わりやすさを表しているので勘違いすることもありますが、この2つは似ているようで使い方が違います。 今回の記事では、熱伝導率と熱伝達率の違いについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 チャンネル登録はこちら 目次1. 熱伝導率と熱伝達率の違い1-1. 熱伝導率1-2. 熱伝達率2. 熱伝導率と熱伝達率を合わせたU値について2-1. U値とは？2-2. U値の求め方2-3. U値の活 ...
ReadMore
エネ管.com
