熱の定量化

内部エネルギーは 熱と仕事の相互変換によって 定義されます しかし 熱はどのように 測定されるのでしょうか？すべての物質は 熱エネルギーを持っています 系が周囲との 温度差にさらされると 温度の高い物質から 温度の低い物質に 熱エネルギーが流れます この熱エネルギーの移動は 熱移動とも呼ばれ ジュール単位で測定されます 一方 温度は 熱エネルギーの性質を表し 摂氏またはケルビンで 測定されます このように 系内の 分子の数や 種類に依存する熱とは異なり 温度は物質に依存しません 熱は 熱量測定と 呼ばれる手法で 測定することができますが これは熱と系の 温度変化の関係を 利用しています 摂氏114度の鉄片を 室温の水に入れると 熱は鉄から水へと 両者が同じ温度に なるまで移動します 熱の正味の流れがなくなると 熱平衡状態になります 孤立したシステムでは 水は鉄が失う熱と 同じ熱を得ます しかし 最終的な温度は 水は開始温度より 1度だけ高くなり 鉄は93度低下しています 熱の移動量は温度変化 である ΔTに比例します 比例定数Cまたは 熱容量」とは システムの温度を1ケルビン つまり摂氏1度 上昇させるのに 必要な熱量のことです 熱容量は物質の 種類によって異なります 水のように熱容量が大きい系は 鉄のように熱容量が 小さい系よりも 温度を上げるために多くの 熱を吸収する必要があります 熱容量は物質の 質量にも依存します 比熱容量（Cs）または モル熱容量（Cm）は ある物質の 1グラム（1モル）の温度を 摂氏1度上昇させるのに 必要な熱量を 表しています そのため 単位は 1グラム摂氏 あたりのジュール または 1モル摂氏あたりのジュールの いずれかで与えられます このように システムの 比熱容量と 温度変化がわかれば その積から熱の値を 計算することができます