今回は 熱量保存の法則 を解説していきましょう。 熱量保存の法則 とは、 低温物体の吸収熱と高温物体の放出熱の値が等しくなる という法則です。

図をもとに具体例でみていきましょう。

温度の異なる2つの物体A、Bがあります。物体A、物体Bの熱容量はそれぞれC_A[J/K]、C_B[J/K]とし、絶対温度はT_A[K]、T_B[K]、物体Aよりも物体Bの方が温度が大きい場合(T_A[K]＜T_B[K])を考えます。つまり、低温物体Aと高温物体Bがあるのですね。

この低温物体Aと高温物体Bを接触させることを考えます。例えば、冷たい水の入ったコップと温かいお湯の入ったコップを接触させるイメージをしてください。このとき、水の入ったコップは温かくなり、お湯の入ったコップは冷たくなります。つまり、 高温物体(お湯の入ったコップ)から低温物体(冷たい水の入ったコップ)へ熱が移動する のです。

高温物体(お湯の入ったコップ)から低温物体(冷たい水の入ったコップ)へ熱が移動するとき、それぞれの物体について温度がどう変わるかを考えてみましょう。

まず、低温物体Aは熱を吸収します。この熱を吸収熱Q_inとおきます。さらに高温物体Bの方は熱を放出します。この熱を放出熱Q'_outとおきます。低温物体と高温物体を接触させると、低温物体はどんどん温度が上がっていき、反対に高温物体はどんどん温度が下がりますね。そして2つの物体が同じ温度に達したとき、熱の移動は終わります。この状態を 熱平衡 といいます。

熱平衡の状態の温度はどうやって求められるでしょうか？そこで使うのが 熱量保存の法則 です。 熱量保存の法則 とは、 低温物体の吸収熱と高温物体の放出熱の値が等しくなる という法則です。

熱平衡になったときの温度をt[℃]とおくと、 熱量保存の法則Q_in=Q'_outの式からtの方程式をつくる ことができます。次の練習の授業で、実際の問題を解きながら、より詳しく解説していきましょう。