比熱比
比熱比(ひねつひ、英: heat capacity ratio)は、定圧比熱容量と定積比熱容量の比である。 記号は通常 γ や κ で表される。
比熱比は
で定義される[1]。ここで cp, cV はそれぞれ定圧比熱容量と定積比熱容量である。 モル質量が M の物質のモル熱容量と比熱容量は で関係付けられるので、比熱比はモル熱容量を用いて
と表わすこともできる。 質量が m の系において、熱容量と比熱容量は で関係付けられるので[1]、比熱比は熱容量を用いて
と表わすこともできる[1]。
比熱容量が定数である狭義の理想気体においては、準静的断熱過程における圧力 p と体積 V が
で関係付けられる(ポアソンの法則)。
下表に示すように、気体の比熱容量、比熱比は分子の構造によって決まる。古典統計力学により、分子の運動の自由度[2]を n と表せば比熱比 γ は
となる[3]。ただしエントロピーにおける分子の運動エネルギーには回転運動も含むためその差が比熱比の差になり現れる。
気体 | 分子式 | 分子量 M / [g/mol] |
定圧モル熱容量 Cp,m / [J/(K mol)] |
定積モル熱容量 CV,m / [J/(K mol)] |
定圧比熱容量 cp / [J/(K kg)] |
定積比熱容量 cV / [J/(K kg)] |
比熱比 γ |
温度 | 備考 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
単原子気体 | (5/2)R | (3/2)R | 5/3 | 理論値 | |||||
ヘリウム | 4.0026 | 20.78 | 12.47 | 5192 | 3116 | 1.66 | 25°C | ||
軸対称気体 | (7/2)R | (5/2)R | 7/5 | 理論値 | |||||
水素 | 2.016 | 14248 | 10119 | 1.409 | 0°C | [3] | |||
酸素 | 31.889 | 29.33 | 21.01 | 919.8 | 658.8 | 1.40 | 25°C | ||
一酸化窒素 | 30.008 | 998.1 | 721.0 | 1.385 | 0°C | [3] | |||
二酸化炭素 | 44.010 | 37.14 | 28.83 | 843.9 | 655.1 | 1.29 | 25°C | ||
非対称気体 | 4R | 3R | 4/3 | 理論値 | |||||
アンモニア | 17.301 | 35.48 | 27.17 | 2051 | 1570 | 1.31 | 25°C | ||
メタン | 16.043 | 35.74 | 27.43 | 2228 | 1710 | 1.30 | 25°C | ||
215.6 | 163.3 | 1.319 | 0°C | [3] | |||||
エチレン | 28.052 | 161.2 | 129.0 | 1.249 | 0°C | [3] | |||
エタン | 30.068 | 172.9 | 144.4 | 1.20 | 0°C | [3] |
脚注
編集関連項目
編集外部リンク
編集- JIS Z 8000-5:2022「量及び単位-第5部:熱力学」(日本産業標準調査会、経済産業省)