潜熱と比熱

潜熱

物質が相変化するとき、エネルギーは熱として吸収または放出される。潜熱とは、物質が相変化する際に吸収または放出する熱量のことである。この熱変化は、吸収されたり放出されたりしても温度変化を起こさない。潜熱には、融解潜熱と気化潜熱の2つがある。融解潜熱は融解や凍結時に、蒸発潜熱は沸騰や凝縮時に発生する。気体から液体、液体から固体に変化する際に、相変化により熱が放出される（発熱）。固体から液体へ、液体から気体へ変化するとき、相変化によりエネルギー・熱が吸収されます（熱吸収）。例えば、蒸気状態の水分子はエネルギーが高く、分子間の重力がない。個々の水分子として移動する。これに比べ、液体の水の分子はエネルギーが低い。しかし、一部の水分子の運動エネルギーが高ければ、蒸気状態に逃げることができる。室温では、水分子の蒸気状態と液体状態のバランスがとれている。加熱すると、沸点で、ほとんどの水分子が蒸気の状態になる。したがって、水分子が蒸発する際には、水分子間の水素結合を切断する必要がある。そのためにはエネルギーが必要で、このエネルギーが気化潜熱と呼ばれるものである。水の場合、この相変化は100℃（水の沸点）で起こります。しかし、この温度で相変化を起こすと、水分子は熱エネルギーを吸収して結合を切るが、それ以上温度を上げることはない。

比潜熱とは、物質のある相を他の相に完全に変化させるのに必要な熱エネルギーのことである。

比熱

熱容量は物質の量に依存する。比熱または比熱容量とは、物質の質量に依存しない熱容量のことである。"一定の圧力で、ある物質1gの温度を1℃（または1ケルビン）上げるのに必要な熱量 "と定義することができる。水の比熱は4.186jg-1oC-1と非常に高く、水1gの温度を1℃上げるのに4.186jの熱エネルギーが必要であることを意味している。この高い数値は、温度調節における水の役割を物語っている。ある質量の物質の温度をt1からt2まで上げるのに必要な熱量を求めるには、次の式を用いることができる。

q = m x s x∆t

q = 必要な熱量

m = 物質の質量

∆Δt = t1 - t2

ただし、相変化を伴う反応の場合は、上記の式は適用されない。例えば、水が気相になるとき（沸点）、水が凍って氷になるとき（融点）には適用されない。これは、相変化の際に加えられた熱や取り除かれた熱が温度を変えないからです。