気体にある熱量Q[J]を与えた場合、その気体の温度がどれくらい上がるかを考えてみましょう。

以前学んだ液体、固体の吸収熱の公式を覚えていますか？吸収熱Q_inは 物体の質量m[g]と上昇温度ΔT[K]に比例 し、 Q_in=mcΔT と表すことができました。cは物質によって決まった値になる比熱という定数ですね。

つまり、物体に与えた熱量Q[J]がわかれば、物体の温度がどれくらい上昇するかもわかるわけです。ただし、このQ_in=mcΔTの式が成り立つのは あくまでも液体、固体の場合 に限定されます。実は、気体には通用しません。次の図を見てみましょう。

ピストンがついたシリンダーの中に気体が封じ込められています。この気体に熱量Q[J]を与えたとき、気体は温度だけではなく 圧力 や 体積 が変わってしまう場合があります。つまり、気体の場合、 与えた熱量Q[J]すべてが温度上昇に使われるわけではない のです。

では、気体にある熱量Q[J]を与えた場合、温度がどれくらい上がるかはどう求めたらよいのでしょうか？この計算に必要なのが 熱力学第一法則 です。