比熱比(ひねつひ、: heat capacity ratio)は定圧熱容量と定積熱容量の比である。熱力学の解析に用いるのは、それぞれ1モルあたりの定圧熱容量(定圧比熱)、定積熱容量(定積比熱)の比であり、通常 γ または κ と表示される。

ただし工業的には、MKS系に単位換算された値を用いるのが一般的である。モルと kg の換算には、炭素12を基準とした炭素スケールが用いられる。

断熱圧縮膨張時の圧力 P と体積 V の関係は、比熱比を用いて次のように表される(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[1]n と表せば比熱比 γ

となる[2]。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。

気体の定圧・定積比熱容量、比熱比の例
分子構造 気体 分子量 炭素スケール 比熱容量 比熱比 温度 備考
定圧 CP 定積 CV γ = CP/CV
原子数 J K-1 mol-1 J K-1 mol-1
J K-1 kg-1 J K-1 kg-1
1 He 4 4.0026 20.78≒(5/2)R 12.47≒(3/2)R 1.66 25°C
5192 3116
2 H2 2 2.016 1.409 0°C [2]
14248 10119
O2 32 31.889 29.33≒(7/2)R 21.01≒(5/2)R 1.40 25°C
919.8 658.8
NO 30 30.008 1.385 0°C [2]
998.1 721.0
3以上 CO2 44 44.010 37.14 28.83 1.29 25°C
843.9 655.1
NH3 17 17.301 35.48 27.17 1.31 25°C
2051 1570
CH4 16 16.043 35.74 27.43 1.30 25°C
2228 1710
1.319 0°C [2]
215.6 163.3
C2H4 28 28.052 1.249 0°C [2]
161.2 129.0
C2H6 30 30.068 1.20 0°C [2]
172.9 144.4

脚注編集

  1. ^ 単原子ガスで3、2原子ガスで5、3以上の多原子ガスで6。
  2. ^ a b c d e f 佐藤俊; 国友孟 『熱力学』丸善、1984年、26頁。ISBN 4-621-02917-7 

関連項目編集