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等積モル比熱とは?

とうせきもるひねつ

等積モル比熱とは、気体の体積を一定に保ったまま1モルあたりの温度を1K上昇させるのに必要な熱量のことです。

等積モル比熱(とうせきモルひねつ)とは、気体体積を変化させない条件(定積過程のもとで、1モルの気体の温度を1ケルビン(K)だけ上昇させるために必要な熱量を指します。記号では一般に Cv と表されます。

気体に熱を加えると、その熱は内部エネルギーの増加と、外部への仕事(膨張)の二つに使われます。しかし容器が固定されていて体積が変わらない場合、気体は外部に対して仕事をしません。そのため加えた熱がすべて内部エネルギーの増加に充てられ、等積モル比熱は内部エネルギーの変化率と直結します。

単原子分子(ヘリウムや アルゴンなど)の理想気体では、Cv = (3/2)R(Rは気体定数)となります。二原子分子(酸素・窒素など)では、並進運動に加えて回転運動の自由度が加わるためCv = (5/2)R となります。

等積モル比熱と関連する概念に、圧力を一定に保つ等圧モル比熱(Cp)があります。理想気体ではCp − Cv = R という関係(マイヤーの関係式)が成り立ち、この比 Cp/Cv は熱容量比(比熱比)と呼ばれ、断熱変化の計算などで重要な役割を果たします。等積モル比熱は熱力学や気体物理学の基礎量として、工学・化学・物理学の広い分野で利用されています。

使い方・例文

密閉容器に入った気体を加熱する実験で、温度上昇から等積モル比熱を求める問題として物理や化学の授業によく登場します。

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