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鉄の比熱や単位(kcal/kg・℃やJ/g・Kなど使用など)は?計算方法の例や温度依存性を解説!

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ご存知のように鉄は日常生活から工業まで幅広く使用されている金属材料です。

その熱的特性を理解することは、様々な応用分野で重要となります。

このような背景もあり、本記事では鉄の比熱や単位(kcal/kg・℃やJ/g・Kなど使用など)は?温度依存性や計算方法の例について詳しく解説していきます。

鉄の比熱と単位【kcal/(kg・℃)やJ/(g・K)など】

まずは鉄の比熱の数値やその単位をチェックしていきます。

比熱とは、物質1gの温度を1℃上昇させるのに必要な熱量のことを指します(つまり比熱が大きいほど、温度が上がりにくくも下がりにくくもなりますね)

一般的な鉄の比熱(常温常圧付近)は以下の通りです(ただ合金の詳細材質や調質によってもある程度変わりますが、おおよその目安は以下のようでOKです)

鉄の比熱の値 単位
0.45 J/(g·K)
0.108 cal/(g·℃)
108 kcal/(kg·℃)

ここで、1 cal = 4.184 Jであり、1 kcal = 1000 calで、1℃=1K(ケルビン)を活用して、各々の単位に応じた鉄の比熱の値を計算できます。

※※つまりg・℃=g・Kで、kg・℃=kg・Kとなります※※

鉄の比熱の温度依存性

なお鉄の比熱は温度によって変化します。

以下の表は、様々な温度での鉄の比熱の値を示しています。

温度 (K) 温度 (℃) 比熱 (J/(g·K))
100 -173.15 0.339
200 -73.15 0.442
300 26.85 0.465
400 126.85 0.487
500 226.85 0.519
600 326.85 0.565
700 426.85 0.627
800 526.85 0.707

この表から、以下のことがわかります。

1. 低温では、比熱は温度の上昇とともに緩やかに増加します。
2. 高温になるにつれ、比熱の増加率が大きくなります。
3. 常温付近(300 K)では、比熱は0.465 J/(g·K)に近い値をとります。

専門的な話としては、鉄の温度依存性は、デバイモデルに電子の寄与を加えた公式で表現され、この結果から上のような値、法則となっております。

実際の鉄では、フォノンの寄与に加えて、電子の寄与もあるため、比熱は絶対温度Tに比例する項が現れます。特に鉄は強磁性体であるため、キュリー温度(約1043 K)付近で比熱が大きく変化します。

まとめ 鉄の比熱の求め方や温度一覧表は?単位(kcalやgなど使用など)は?

ここでは、鉄の比熱や単位(kcal使用など)は?計算方法の例や温度依存性を解説!について確認しました。

鉄の比熱を理解しさらに快適な生活を送っていきましょう!