比熱比
比熱比(ひねつひ、英: 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]を n と表せば比熱比 γ は
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。
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 |