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과학

열용량

열용량과학
영문명
Heat capacity
대표 기호
C
단위
J/K
주요 조건
정압과 정적 등 과정의 제약
열용량은 주어진 조건에서 물체나 계의 온도를 변화시키는 데 필요한 열의 양을 온도 변화와 연결하는 물리량이다. 물체 전체에 대한 값이므로 같은 재료라도 양이 다르면 달라지며, 물질 단위 질량당 값인 비열용량과 구분된다.

온도가 얼마나 바뀌는가

같은 온도의 물 한 컵과 큰 물통에 같은 양의 열을 전달한다고 하자. 다른 조건이 비슷하면 양이 많은 쪽의 온도 변화가 더 작을 수 있다. 물체 전체의 양을 포함해 온도 변화에 필요한 열을 비교하는 데 열용량을 쓴다.

비열용량과의 관계

균일한 물질의 비열용량을 c, 질량을 m이라고 하면 해당 조건에서 전체 열용량은 mc로 나타낼 수 있다. 비열용량의 단위는 보통 J/(kg·K)이고 열용량의 단위는 J/K다. 단위 질량에 대한 성질과 전체 물체에 대한 값을 구분해야 한다.

과정에 따라 달라지는 값

기체를 가열할 때 부피를 고정한 경우와 압력을 일정하게 하며 팽창하도록 한 경우는 필요한 열이 다를 수 있다. 팽창하는 과정에서는 일도 관련되기 때문이다. 따라서 열용량을 말할 때는 무엇을 일정하게 유지했는지 함께 정해야 한다.

항상 일정한 상수는 아니다

열용량은 온도와 상태에 따라 달라질 수 있다. 물질이 상태를 바꾸는 구간에서는 열을 전달해도 온도가 같은 방식으로 올라가지 않을 수 있다. 큰 온도 범위나 상전이를 하나의 일정한 열용량 공식으로만 다루면 한계가 생긴다.

관련 문서

온도 / 열 / 상전이 / 열역학 제1법칙