中学理科 / 物理分野
Unit 15
熱と温度
温度と熱は何が違う？なぜ水は温まりにくい？
比熱の公式と熱の伝わり方3種類を図解で整理しよう。
🌡️ 温度と熱📐 熱量の公式🔥 伝導・対流・放射
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温度と熱の違い
温度は物体の粒子の平均的な運動エネルギー（℃ や K で表す）。熱は温度差によって移動するエネルギーのこと（単位は J）。
🌡️ 温度と熱の対比
| 温度（℃ / K） | 熱（J） | |
|---|---|---|
| 表すもの | 粒子の平均的な激しさ | 移動するエネルギーの量 |
| 例 | 熱いお湯は 90℃ | お湯が放出した熱量は 5000 J |
| ポイント | 量が多くても温度は同じ場合がある | 量が多い物体ほど同じ温度でも熱量が多い |
2
熱量の計算
物体を温めるのに必要な熱量は、質量・比熱・温度変化の積で求まる。
FORMULA — 熱量の公式
Q（J）= c（J/g·℃）× m（g）× ΔT（℃）
c：比熱（物質固有の値）、m：質量、ΔT：温度変化（上昇量）
📊 代表的な物質の比熱
| 物質 | 比熱 c（J/g·℃） | 特徴 |
|---|---|---|
| 水 | 4.18 | 最も大きい部類——温まりにくく冷めにくい |
| エタノール | 2.46 | 水より温まりやすい |
| アルミニウム | 0.90 | 金属の中では大きい |
| 鉄 | 0.45 | アルミより温まりやすい |
| 銅 | 0.39 | 温まりやすく冷めやすい |
🧮 計算例
水 200 g を 20℃ から 80℃ に温めるのに必要な熱量は？（水の比熱 = 4.18 J/g·℃）
Q = 4.18 × 200 × (80 − 20) = 4.18 × 200 × 60 = 50160 J ≈ 50.2 kJ
3
熱の伝わり方
熱の伝わり方には伝導・対流・放射の3種類がある。
図1：熱の伝わり方3種類。伝導（固体内）・対流（流体の循環）・放射（電磁波）。
✅ この単元のまとめ
- 温度：粒子の平均運動エネルギー（℃ / K）；熱：移動するエネルギー（J）
- Q（J）= c × m × ΔT（比熱 × 質量 × 温度変化）
- 水の比熱は 4.18 J/g·℃ で金属よりはるかに大きい
- 伝導：固体内を粒子振動が伝わる（金属が良導体）
- 対流：温度差による流体の循環で熱が移動する
- 放射：電磁波（赤外線）で真空中でも熱が伝わる
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