質問: 物質の比熱の温度による違い 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。
回答: 伝熱エンジニアです。 0°Cと25°C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.pdf