なるが、若干異なる記法を用いることもある。熱に関連する内部エネルギーという用語は、物体の温度を上げることで増加するエネルギーにほぼ相当する。関係し、熱力学第一法則によれば次のようになる。}すなわち、系の内部エネルギーは仕事によっても熱力学的系の境界を越えた熱流によっても変化する。詳細に言えば、内部エネルギーとは系内の微視的形態のエネルギーの総和である。それは分子の構造や分子の活動度と関連し、分子群の運動エネルギーと位置エネルギーの総和と見なすことができる。それは次のような種類のエネルギーで構成される[9]。乱雑な分子の並進運動のエネルギーと回転・振動運動のエネルギー、粒子間の相互作用によるエネルギーとの和を、物質の内部エネルギーと呼ぶ。定圧の理想気体に対して熱の形でエネルギーが流入すると、内部エネルギーが増大し、体積が制限されていなければ体積の変化(系の境界に対する仕事)が起きる。仕事」に分けると、次のようになる。あり、熱力学ポテンシャルの1つである。熱機関のような循環過程では、1サイクルが完了すると状態関数が初期値に戻る。も系の属性でないとき、循環のステップ上で総和が0になるとは限らない。仕事に関する過程の不完全微分を形成する。同様に(熱の移動がない)断熱過程では、仕事の式は完全微分を形成するが、熱の移動を伴う過程では不完全微分となる。エンタルピーと内部エネルギー交換[編集]「エネルギー容量(熱容量)」も参照ある物体(系)の温度を1K上昇させるのに必要なエネルギー(熱量)をエネルギー容量(熱容量)といい、また、ある物質1kgの温度を1K上昇させるのに必要なエネルギー(熱量)を比エネルギー容量(比熱容量)(「比熱」は学術用語として用いない)という。理想気体[編集]詳細は「理想気体」を参照ピストン内の理想気体のような単純な圧縮可能な系では、エンタルピーと内部エネルギーの変化はそれぞれ定圧エネルギー容量(定圧熱容量)と定積エネルギー容量(定積熱容量)とに関連付けることができる。U\,\!}一方定圧の条件下で体積が変化することを許すと、エネルギー(熱量)は次の式で表される。比エネルギー容量(比熱容量)とは、単位質量またはモルの物質の温度を1度変化させるのに要するエネルギー量と定義される。比エネルギー容量は対象とする物質とその状態に依存する属性である。燃料を燃焼すると、その分子はより内部エネルギーの低いものへと変換される。そのエネルギーの変化が反応エネルギー(熱)として放出される。ある相から別の相へと変化するとき、純物質は温度が変化せずにエネルギー(熱)を放出または吸収する。このようなエネルギーの出入りのある相転移を一次相転移という。その際のエネルギー伝達量(熱伝達量)を一般に潜熱と呼び、それは主としてその物質の種類と状態に依存する。1原子の分子からなる気体(ヘリウムなど)の比エネルギー容量(比熱容量)は温度によらずほぼ一定である。水素などの2原子分子の気体の比エネルギー容量(比熱容量)は温度に多少依存するようになり、3原子分子(例えば、二酸化炭素)はさらに依存が強くなる。十分低温な液体では、量子効果が重要になる。ヘリウム4のようなボース粒子の挙動がある。その場合、ボース=アインシュタイン凝縮点を境として比エネルギー容量(比熱容量)は不連続に変化する。固体の量子挙動はデバイ模型によって適正に表される。デバイ温度より十分低い温度の固体格子では、その比エネルギー容量(比熱容量)は絶対温度の3乗に比例する。低温の金属では、伝導電子の挙動を考慮した第二項としてフェルミ分布関数などを必要とする。モルエネルギー容量(モル熱容量)と比エネルギー容量(比熱容量)からエネルギーを計算する[編集]モルエネルギー容量(モル熱容量)と比エネルギー容量(比熱容量)は、体積や分子数といった状態量ではなく系の内部自由度に依存している。エネルギー容量(熱容量)自体は示量状態量であり、したがって系内の分子数に依存する。次のようにも表される。次のような値を考えた[10][11]。いう完全微分で定義されることになる。熱力学的系の境界を通る熱流の定量化と測定を容易にする。一般に伝熱を扱う工学分野として機械工学と化学工学がある。「熱」の定義にはエネルギーの移動が含まれているが、「伝熱」という用語は工学などの場面で古くから使われてきた。伝熱は様々な機器や過程の設計・運用にとって重要な要素である。伝熱は、[熱伝導]の機構でなされる。対流や放射は熱の移動形態ではなく、エネルギー移動形態であり、その機構について挙動を説明する別個の物理法則が発見されているが、実際のシステムではこれらが複合的に作用することがある。システムの伝熱を近似的に推定するための様々な数学的方法が開発されてきた。熱から仕事への変換[編集]仕事は熱に容易に変換することができるが、熱を仕事に変換するのは容易ではない。熱を仕事に変換する装置は熱機関と呼ばれている。(イータ:ギリシア文字)で表される。なる(すなわち、与えた熱を完全に仕事に変換できる)熱機関は存在しえない(熱力学第二法則)。このことは永久機関の存在の不可能性とも関連がある。「熱」の歴史[編集]熱素説[編集]過去、熱に関してはその源として熱素なるものの存在が信じられていた(カロリック説、または熱素説という)。これは後にランフォード伯らによって否定された。ランフォード伯が、大砲の製作現場の金属の削り取りにおいて際限なく熱が発生することに矛盾を見出だした、という逸話はよく知られている。熱素説が正しければ、摩擦による熱の発生はいつか停止するはずなのである。熱量計[編集]熱量計は物質の化学反応や状態変化に伴う熱容量の測定に用いられる。温度計と断熱容器で構成される。外部から熱が入ったり出て行かないように断熱容器になっている。「cal」廃止の経緯および栄養学については「カロリー」の項を参照。(日時は個人設定で未設定ならばUTC)。表示-継承ライセンスの下で利用可能です。追加の条件が適用される場合があります。詳細は利用規約を参照してください。Cookieに関する声明モバイルビュ。