会員登録で5000円分が当たります

物理で比熱の実験をしたので、物質の比熱の文献値を調べていたのですが、温度によって違いがありました。

温度が0度のとき、アルミニウムは0.880、鉄は0.435、銅は 0.379でした。(全てJ/g・K)

温度が25度のとき、 アルミは0.902、鉄は0.451、銅は0.385でした。(全てJ/g・K)

温度が25度以上のときの文献値が見つからなかったので、その後の変化の仕方を教えてください。また、この物質の比熱の変化は、実験の値にかなり影響するのでしょうか。相殺などができて、無視できるのでしょうか。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

熱 工学」に関するQ&A: 伝熱工学の問題についての質問です

値 文献」に関するQ&A: 文献値について

CP 値」に関するQ&A: Cp値

A 回答 (2件)

伝熱エンジニアです。


0℃と25℃の値はどちらも実験値でしょうか。
今は自宅なので手元にデータブックがないのですが、Webで探してみると、いろいろな金属の比熱の近似式があるようです[1]。J/g/K単位の比熱(定積比熱)は次式で表わされます。

   cp = 4.186*a*T^b*exp( a*T + d/T )

T は温度 [K]です。a, b, c, d の値は以下のようになっています(文献 [1]の Table I に出ています)。

    a      b     c       d  適用温度範囲
Al 6.273517 -0.5469 0.000925 -156.932 46K-923K
Cu 0.002842 0.901841 -0.00511 -60.9522 16K-300K
Fe 10.06843 -0.76423 0.001506 -190.421 58.7K-773K

手元にある伝熱工学の参考書に出ている数表と比較してみました。Cu以外は良く合っています。Cuの補間値は、数表の値(300K-800K)を直線補間したほうが良いでしょう(300K以上では温度に対してほぼリニア)。

Al(アルミニウム)
温度 [K] 数表値 [1]の近似値
  150 0.686  0.684
  200 0.801  0.795
  250 0.860  0.862
  300 0.905  0.908
  600 1.04  1.065
  800 1.14  1.169

Cu(銅)
温度 [K] 数表値 [1]の近似値(*印は近似範囲外)
  150 0.322  0.338
  250 0.376  0.378 
  300 0.386  0.359
  600 0.425  0.160*
  800 0.447  0.077*
  1000 0.471  0.034*
  1200 0.492  0.015*

Fe(鉄)
温度 [K] 数表値 [1]の近似値(*印は近似範囲外)
  150 0.366  0.322
  250 0.422  0.422
  300 0.442  0.449
  600 0.566  0.570
  800 0.686  0.670*
  1200 0.600  0.972*

このまま質問を開いておいてもらえますか?会社にあるデータブックを明日見てきます(詳しい値は出てないかもしれませんが)。必要な温度範囲はどれくらいですか?

[1] 金属・酸化物の比熱 http://www.scielo.org.ar/pdf/laar/v34n4/v34n4a09 …
    • good
    • 3
この回答へのお礼

詳しい回答ありがとうございました。
温度は25~100℃です。
理解することができましたので、質問は締め切らせていただきます。

お礼日時:2007/07/05 11:45

無視できるかどうかは、何を測定したいかに依存しませんか?


25℃以上だと、比熱ってT^3比例じゃなかったですか?
電子の比熱と、格子の比熱があって、電子比熱はT^1比例で、
格子の比熱は、T^3比例だった記憶があります。

とりあえず、温度変化を無視して0次の結果を出してみたらどうでしょう?
    • good
    • 1
この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
T^3比例なのですね。

お礼日時:2007/07/05 11:45

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q比熱と熱伝導率の温度特性について

炭素鋼の比熱と熱伝導率をハンドブックで調べると、
   
温度[℃]、比熱[J/kgK]、熱伝導率[W/mK]
200、514、48  
400、586、41
500、648、38
600、707、34
800、623、25
900、548、27

とありました。
このように、温度によって比熱や熱伝導率はどうして変化するのですか?
極大値や極小値があるのはどうしてですか?
また、この数値をある解析に使おうと考えており、
各温度の間は最小自乗法で補間しようと思っているのですが、
このような場合、補間は普通どういったものを使いますか?
素人的な質問をいろいろ書きましたが、
詳しい説明を宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

固体の比熱はDulong-Petitの法則として知られており、室温程度以上の領域なら定積モル比熱Cvは3Rで一定となります(結晶構造や原子間距離によらない)。ここにRはガス定数です。
ところがもし膨張を許すならその膨張により外界に仕事をするわけですから、もう少し余分の熱量が必要です(定圧モル比熱Cp)。具体的にはGrueneisen定数γを用いて
 Cp=Cv(1+γαT)
と表されます。γは物質ごとの値です。
γの温度依存性は小さいので定数とみなすと、定圧モル比熱が温度とともに少し大きくなることは理解いただけると思います。(ご質問の比熱は定積比熱、定圧比熱のいずれでしょうか? 通常ですと測定し易い定圧比熱の値だと思いますが。なお上記の説明では「モル比熱」を用いていますが、質量当たりの比熱([J/kg K])でも議論の本質が同じであることは申し上げるまでもありません)
さらに高温にした場合(ご質問の800℃以上)で比熱が下がっている理由は残念ながら分かりません、すみません。

熱伝導率の温度変化の説明には簡単な固体物性の知識が必要です。
固体中の熱は格子の弾性波に対応する量子(フォノン)によって運ばれます。熱伝導率κはフォノン1個の熱容量をc、固体中の音速をv、フォノンの平均自由行程をLとして
 κ=(1/3)c v L
と表されます。
高温ではフォノン同士の衝突機会が増えてフォノンの平均自由行程Lが短くなり、そのために熱伝導率が低下します。

補間は解析の種類や必要とする精度にもよりますが、大抵の場合(例えば有限要素法による熱伝導解析)は最小自乗法を持ち出すまでもなく折れ線近似で十分だと思います。比熱や熱伝導率の温度依存性の影響はそれで見ることができます。さらに詳細な変化まで追いたい、ということであれば改めて高次の近似をすればよいでしょう。

固体の比熱はDulong-Petitの法則として知られており、室温程度以上の領域なら定積モル比熱Cvは3Rで一定となります(結晶構造や原子間距離によらない)。ここにRはガス定数です。
ところがもし膨張を許すならその膨張により外界に仕事をするわけですから、もう少し余分の熱量が必要です(定圧モル比熱Cp)。具体的にはGrueneisen定数γを用いて
 Cp=Cv(1+γαT)
と表されます。γは物質ごとの値です。
γの温度依存性は小さいので定数とみなすと、定圧モル比熱が温度とともに少し大きくなることは理解いただけると思い...続きを読む

Q水の比熱の変化

水の比熱はその温度によって変化すると聞いたのですが本当ですか?
本当ならば水の比熱は何度の時に最小の値を示しますか?

Aベストアンサー

これしかないですね、↓(英語です)
http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-d_162.html
Specific Heatの項を見て下さい。
100℃以上の状態については良く分かりません。^^;

Q定圧比熱の温度依存性について

おせわになります。
とあるガスの分解温度を自由エネルギー(△G)で推算しようと考えています。温度は500K、1000Kです。

H=H0+∫CpdT、S=∫CpdTで求めようとしています、
そこでCpの温度関数がわかりません。
知りたいのは、Cp=a+bT+cT^2のa,b,cの値です。

298Kの値(標準生成H、S)は化学便覧に載っているのですが、その値を500K、1000Kにそのまま適用していいのかよくわからないところもあり、検証したいのです。

NIST-JANAF Thermochemical Tablesには載っているらしいのですが、
高価な本であるため手が出ません。インターネットで公開されたいるデータベースはないでしょうか?
やっぱり、大学の図書館とか手はないのでしょうか?
以上よろしくお願いします。

Aベストアンサー

> インターネットで公開されているデータベースはないでしょうか?

NIST Chemistry WebBook / Search for Species Data by Chemical Formula
http://webbook.nist.gov/chemistry/form-ser.html
Thermodynamic Data の Gas phase にチェックを入れて検索してみて下さい。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q金属、半導体の抵抗の温度変化について

金属は温度が高くなると抵抗が大きくなり、半導体は温度が高くなると抵抗が小さくなるということで、理論的にどうしてそうなるのでしょうか。
金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?
半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。
あと自分で調べていたところ「バンド理論」というのを目にしました。
関係があるようでしたらこれも教えて頂くとありがたいです。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
ホールは、半導体物理学においてプラスの電子のように扱われますが、その実体は、電子が欠けた場所のことを表す「穴」のことであって、おとぎ話の登場人物です。
電子の濃度とホールの濃度に違いがあったとしても、一定の温度においては、両者の濃度の積は一定です。
これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

中性の水溶液の温度が高くなると、H2O が H+ と OH- とに解離しやすくなり、H2O に戻る反応が劣勢になります。
それと同様に、真性半導体においても、温度が上がると電子とホールが発生しやすくなるのに比べて、両者が出合って対消滅する反応が劣勢になるため、両者の濃度の積は増えます。
キャリアが増えるので、電流は流れやすくなります。

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む

Q鉄の比熱

鉄の比熱を調べていますが、いろいろな表示があってどれが正解か分かりません。正しい数値はいくらなのでしょうか?単位はJ/(kg・℃)で教えて頂ければ幸いです。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

こんばんは。

>>>いろいろな表示があってどれが正解か分かりません。

J/(kg・℃)(普通は、J/(kg・K)と書く)の単位では、
440とか460とか500いくつとかの値になるようですね。

こちらのQ&Aを見ますと、鉄の比熱は温度によって変わるそうで、
その値は理科年表に書かれているようです。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2501462.html


ご参考に。

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Q比熱に差がでるわけ

物質によって比熱に違いのでるわけは何ですか。たとえば、比熱の大きい物質は分子量が大きいとか?

Aベストアンサー

再びお邪魔します。

手元に固体物理学の演習書がありましたので、
本件と関係ある式を、メモの意味で書いておきますね。

温度が、その金属のデバイ温度より十分低いとき、
金属結晶の比熱Cは
C = γT + AT^3
ここで、
 第1項γTは電子比熱、第2項AT^3は格子比熱。
 γ = π^2・D(εF)・k^2/3
 A = 12π^4・Nk/(5Θ^3)
T:絶対温度、D:電子の状態密度関数、εF:フェルミエネルギー、
k:ボルツマン定数、N:アボガドロ数、Θ:デバイ温度

カリウムの場合、
γ = 2.08mJmol^-1K^-1
A = 2.57mJmol^-1K^-3

というわけで、第2項(AT^3)が支配的になりそうです。
よって、デバイ温度Θがキーポイントになりそうですが、
金のデバイ温度は165K、鉄は420Kだそうです。
http://www4.diary.ne.jp/logdisp.cgi?user=467288&log=200411
金は鉄より重いので、#1の私の予想は間違いのようです。

再びお邪魔します。

手元に固体物理学の演習書がありましたので、
本件と関係ある式を、メモの意味で書いておきますね。

温度が、その金属のデバイ温度より十分低いとき、
金属結晶の比熱Cは
C = γT + AT^3
ここで、
 第1項γTは電子比熱、第2項AT^3は格子比熱。
 γ = π^2・D(εF)・k^2/3
 A = 12π^4・Nk/(5Θ^3)
T:絶対温度、D:電子の状態密度関数、εF:フェルミエネルギー、
k:ボルツマン定数、N:アボガドロ数、Θ:デバイ温度

カリウムの場合、
...続きを読む

Q気化潜熱 鉄板の水冷却1000℃→100℃

気化潜熱計算を勉強してますが良くわかりません。
どなたか得意な方ご教授ください。
 高熱(1000℃)の鉄板を(100℃)に冷却したい場合、何リットルの水
 が必要か?ってな問題です。
 何か公式があった様な気がしますが、よくわかりません。
 水の熱伝達係数3000kcl/m2h℃として鉄板の大きさ1mx1mx0.1m
鉄板の比熱0.46としてKJ/Kg℃ で一様に水が当たった場合を想定してます。 あと必要なパラメーターはなんでしょうか?
なんとも困っています。 よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

1000℃の鉄10kgを水温20℃の水で100℃に冷却するのに必要な水の量は ?

ならば 
1:10kgの鉄の温度をを900℃下げるには 10*900*0.46(Kcal)を取り去る
2:水の蒸発潜熱を540Kcal/kgとして、20℃の水が100℃になり蒸発するには620Kcal/kg必要
1と2がバランスする水の量を計算します

なお、蒸発潜熱等は確認してください


このQ&Aを見た人がよく見るQ&A