1. 열 용량 (Heat Capacity) : C
ㅇ 물질이 큰 온도 변화 없이 열적 에너지를 흡수할 수 있는 능력
2. 열 용량의 정의 및 의존성
ㅇ 열용량 정의
- 어떤 물질의 온도를 1 [K] 또는 1 [℃] 높이는데 필요한 열량 (열 에너지 량)
. C = △Q / △T [J/K] 또는 [J/℃]
.. △Q : 열량 (내부에너지 변화량) [J]
.. △T : 온도 변화 [K]
.. C : △Q 및 △T 사이의 비례상수 또는 내부에너지 변화율
ㅇ 열용량 의존 요소 : 물질의 크기(질량) 및 종류
- C ∝ M x c
. M : 물질의 질량 (물질 크기)
.. 동일 비열의 물질이라도, 덩치가 클수록 데우기가 힘듬
. c : 물질의 비열 (물질 종류)
.. 작은 비열의 물질일수록, 더 적은 열량으로도 더 뜨겁게 만들 수 있음
3. 열 용량의 구분
ㅇ 정적 열용량 Cv
- 일정 체적 하에, 어떤 물질을 1 도 올리는데 필요한 열 에너지
ㅇ 정압 열용량 Cp
- 일정 압력 하에, 어떤 물질을 1 도 올리는데 필요한 열 에너지
※ Cv < Cp
- 일정 압력으로 하려면,
. 물질이 팽창하면서 주위에 일을 해야하므로,
. 더 많은 에너지가 있어야됨
4. 열 용량의 정량화
※ 열용량은, 온도에 따라 (약간) 달라질 수 있지만, 상당히 안정적인 값을 가지므로,
- 물질 마다의 열용량을 상수로 간주할 수 있음
ㅇ 1 몰 당 열용량 : 몰 열용량 (Molar Heat Capacity)
- 1 몰(mole) 물질을 1 [K] 또는 [℃] 올리는데 필요한 열량(열 에너지)
. 물질 마다 고유한 몰 열용량 값을 갖음
- 단위 : [J/K·1/mol], [J/℃·1/mol]
- 例) 물의 1 몰 당 열용량 ≒ 75.40 [J/(mol K)] = 18.02 [cal/(mol K)]
ㅇ 단위 질량 당 열용량 : ☞ 비열 (Specific Heat Capacity) c 또는 Cs
- 1 [g] 물질을 1 [K] 또는 1 [℃] 올리는데 필요한 열량(열 에너지)
. 물질 마다 고유한 비열 값을 갖음
- 단위 : [J/K·1/g)], [J/℃·1/g]
* [의미]
. 단위 물질이 열을 흡수하는 본질적인 능력
. 여러 다른 물질의 에너지 저장 능력을 비교하는 열역학적 상태량