～乙種第4類危険物取扱者試験の基礎物理「温度と熱、熱量と比熱、物質の膨張、熱の移動」～
乙種第4類危険物取扱者の基礎物理「熱」の解説をしています。項目としては、温度と熱、熱量と比熱、物質の膨張、熱の移動。
～温度と熱～
温度とは、物質の冷暖の度合を示す尺度であり、温度計で測定し、一般にはセ氏の温度（℃）が用いられている。これは、1気圧のもとで、氷の融点を0（℃）、水の沸点を100（℃）として、その100分の1を1℃と定めたもので、1目盛間の温度差を1ケルビン（K）という。
物質は原子や分子からできており、熱エネルギーをあたえるとそれらの運動が次第に激しくなり、温度が上昇する。すなわち、熱はエネルギーであり、温度はエネルギーの量に伴う分子運動の結果、物質の冷暖の度合を示す尺度である。
～熱量と比熱～
①熱量
温度の違う2つの物質を接触させたときに、高温体の温度は下がり、低温体の温度は上がる。これは、熱が高温体から低温体に移るため、温度の変化を生ずることなどから、熱にも量があるものと考えることができる。これを熱量といい、単位はジュール（J）を用いる。
②比熱
ある物質の温度を1K（ケルビン）又は1℃だけを高める熱量を、その物質の熱容量という。また、質量1gの物質の熱容量をその物質の比熱という。
③熱量の計算式
熱容量の定義から
熱容量（ジュール）＝比熱×質量 C＝ｃ・ｍ
熱量（ジュール）＝比熱×質量×温度差 Q＝ｃ・ｍ・ｔ
ただし、C：熱容量、ｃ：比熱、ｍ：質量、Q：熱量、ｔ：温度差
（参考）
比熱＝熱容量÷質量、ｃ＝C÷ｍ
～物質の膨張～
①固体又は液体の膨張
（a）線膨張
固体を熱するとその長さの方向に伸びる。これを線膨張といい、線膨張率（線膨張係数）とは、1℃上昇するときに伸びた長さともとの長さとの比率をいい、一般にのそ値は100,000分の1～2位である。
（b）体膨張
物体を熱すると体積が増加する。これを体膨張といい、体膨張率（体膨張係数）とは、1℃上昇したとき膨張した体積ともとの体積との比率をいい、おおよそ線膨張率の3倍である。
②気体の膨張
気体を熱すると体積が膨張するが、この場合必ずそのときの温度と圧力の影響を受ける。
理想気体の体積は、圧力が一定で温度が変化する場合には、温度が1℃昇降するごとに、その気体の0度のときの体積に対し「1/273」ずつ膨張あるいは収縮する。（シャルルの法則）
温度と圧力が同時に変化する場合には、気体の体積は圧力に逆比例し、絶対温度の変化に比例する。（ボイル・シャルルの法則）
③混合気体の全圧と分圧
2種類以上の気体を混合すると、混合気体ができる。このとき、それぞれの成分気体の示す圧力を分圧といい、混合気体全体の圧力を全圧という。
混合気体の全圧は、各成分気体の分圧の和に等しい。（ドルトンの法則又は分圧の法則）
④体膨張の計算例
液体の体膨張の計算
液温が0度の容量1000リットルのガソリンを暖めると容量が1020リットルとなった。このときの液温は何度であるか。
ただし、ガソリンの体膨張率は1.35×10の-3乗とする
（解答）膨張した容量＝元の容量×体膨張率×温度差
膨張したガソリンの容量は、1020－1000＝20リットル
20＝1000×（1.35×10の-3乗）×x
x≒15
もとのガソリンの液温が0度であるから、0＋15＝15、液温は約15℃になる。
～熱の移動～
熱が高温度の物体に移動するのに次の三つの形態がある。すやわち、伝導、対流、ふく射の三つである。
①伝導（良導体、不良導体）
伝導とは熱が物質を伝って移ることをいう。
温度の違う物質では、熱は高温部から低温部に移り、また温度の違う二つの物質を接触させると、高温物質より低温物質に移る。伝導は温度差に比例し、伝導の度合は物質によって異なる。この度合を熱伝導率といい、W/cm・℃（cal/cm・℃・s）の単位をとる。銀の熱伝導率は4.16W/cm・℃（0.998cal/cm・℃・s）であるが、これを100として、それぞれの物質の熱伝導率をみると次のようになる。
○物質の熱伝導率
「金＞固体・液体＞気体」
（固体）金属
銀：100 銅：93 金：74 アルミニウム：56 鉄：19
（固体）金属以外のもの
氷：0.5 コンクリート：0.42 木材（かし）：0.06 木炭：0.01
石綿（繊維）：0.03 毛布（羊毛）：0.01
（液体）
水（20℃）：0.14 水（80℃）：0.16 グリセリン：0.07
ヒマシ油：0.04 灯油：0.04
（気体）
空気（20℃）：0.006 空気（100℃）：0.008 水蒸気（100℃）：0.006
二酸化炭素：0.004 プロパン：0.004 メタン：0.008
②対流
対流とは熱が物質の運動に伴って移ることをいう。
③放射（ふく射）
放射とは、熱が中間の物質の媒体作用によることなく、高温気体（T）から低温気体（T’）に熱が放射線（ふく射線）の形で与えられることをいう。
