比熱と温度変化のモデル

いわば内部エネルギーの液体モデルとでもいおうか。温度を液柱の高さに見立てれば，熱量保存の法則が図式的に理解可能になる。

物体を柱状の容器にみたてて，断面積を熱容量，入っている液体（＝内部エネルギー）の高さを温度と考える。質量 $m$ ，比熱 $c$ の物体が $Q$ の熱を受け取ったときの温度変化を ${\it\Delta}t$ とすると，

$Q = mc{\it\Delta}t$

の関係が一目瞭然である。

また，質量 $m_1$ ，比熱 $c_1$ の高温物体が，質量 $m_2$ ，比熱 $c_2$ の低温物体と熱的に接触して高温物体が ${\it\Delta}t_1$ の温度降下，低温物体が ${\it\Delta}t_2$ の温度上昇をして熱平衡にいたったとすると，熱量保存は

$m_1c_1{\it\Delta}t_1 = m_2c_2{\it\Delta}t_2$

と書け，これも細いパイプで連結された２つの容器中の液高が等しくなって落ち着くことに相当し，わかりやすい。

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最終更新：2009年08月27日 15:16

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