気体の比熱容量

一般的な気体の定圧・定容比熱容量に関する熱力学データ。

specificheatcapacitygases計算機データ表

概要

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気体の比熱容量は、その温度を変化させるのに必要なエネルギー量を表します。気体にはc_p（定圧）とc_v（定積）の2つの異なる値があります。それらの比κ = c_p/c_vは、タービン、圧縮機、ノズルにおける圧縮や膨張などの等エントロピー過程を支配します。

理想気体の場合、個別気体定数は次の関係を満たします：

R = c_p − c_v

以下の値はすべて、20 °C（68 °F）、1 atm（14.7 psia）での近似値です。

主要な公式

関係	式	説明
比熱比	κ = c_p / c_v	等エントロピー指数とも呼ばれます
個別気体定数	R = c_p − c_v	マイヤーの関係式から導出
普遍気体定数	R̄ = M · R	R̄ ≈ 8.314 kJ/(kmol·K)
定容比熱	c_v = R / (κ − 1)	上記2式を組み合わせて導出
定圧比熱	c_p = κ · R / (κ − 1)	同等にc_p = κ · c_v

変数

記号	意味	代表的なSI単位
c_p	定圧比熱	kJ/(kg·K)
c_v	定容比熱	kJ/(kg·K)
κ	比熱比（等エントロピー指数）	無次元
R	個別気体定数	kJ/(kg·K)
R̄	普遍気体定数（≈ 8.314）	kJ/(kmol·K)
M	モル質量	kg/kmol

比熱容量データ

15 行

20 °C、1 atmにおける一般的な気体の比熱容量（近似値）
気体または蒸気	Formula	c_p (kJ/(kg·K))	c_v (kJ/(kg·K))	c_p (Btu/(lbm degF))	c_v (Btu/(lbm degF))	κ	R (kJ/(kg·K))	R (ft lbf/(lbm degR))
Acetone	(CH₃)₂CO	1.47	1.32	0.35	0.32	1.11	0.15	—
Acetylene	C₂H₂	1.69	1.37	0.35	0.27	1.232	0.319	59.34
Air	—	1.007	0.718	0.24	0.17	1.4	0.287	53.34
Ammonia	NH₃	2.16	1.66	0.52	0.4	1.31	0.53	96.5
Argon	Ar	0.52	0.312	0.12	0.07	1.667	0.208	—
Benzene	C₆H₆	1.09	0.99	0.26	0.24	1.12	0.1	—
Bromine	Br₂	0.25	0.2	0.06	0.05	1.28	0.05	—
Butane	C₄H₁₀	1.67	1.53	0.395	0.356	1.094	0.143	26.5
二酸化炭素	CO₂	0.846	0.655	0.21	0.16	1.289	0.189	38.86
一酸化炭素	CO	1.02	0.72	0.24	0.17	1.4	0.297	55.14
二硫化炭素	CS₂	0.67	0.55	0.16	0.13	1.21	0.12	—
Chlorine	Cl₂	0.48	0.36	0.12	0.09	1.34	0.12	—
Chloroform	CHCl₃	0.63	0.55	0.15	0.13	1.15	0.08	—
Ethanol	C₂H₅OH	1.88	1.67	0.45	0.4	1.13	0.22	—
Methanol	CH₃OH	1.93	1.53	0.46	0.37	1.26	0.39	—

出典: engineeringtoolbox.com

単原子気体と二原子気体の比較

気体別比熱比κ

計算機：Rとκからc_pを導出

既知の個別気体定数Rと比熱比κを持つ理想気体の場合、両方の比熱を計算できます。

Rとκからの理想気体比熱

個別気体定数 R(kJ/(kg·K))

比熱比 κ

単位換算器

元のページには比熱単位換算器が含まれていました。この移行版では、気体の比熱と気体定数に関する一般的な工学単位を保持しています。

気体比熱単位換算器

比熱(kJ/(kg K))

個別気体定数(kJ/(kg K))

温度(K)

復元された元のソース表

以下の表は、完全な参考データを保存するために元のソースページから復元されたものです。

気体 - 比熱と個別気体定数

元の表には、cpとcvのSI列、Btu/(lbm °F)単位のcpとcvのヤード・ポンド法列、比cp/cv、およびkJ/(kg K)とft lbf/(lbm °R)の両方での個別気体定数R = cp - cvが含まれています。これらの元のデータ列はすべて以下に保持されています。最後の2列は元のcp-cv / 個別気体定数の値を表しています。

47 行

気体 - 比熱と個別気体定数
気体または蒸気	化学式	cp (kJ/kgK)	cv (kJ/kgK)	cp (Btu/(lbmoF))	cv (Btu/(lbmoF))	κ = cp/cv	cp-cv (kJ/kgK)	cp-cv (ft lbf/(lbmoR))
Acetone	(CH3)2CO	1.47	1.32	0.35	0.32	1.11	0.15	—
Acetylene	C2H2	1.69	1.37	0.35	0.27	1.232	0.319	59.34
Air	—	1.007	0.718	0.24	0.17	1.4	0.287	53.34
アルコール（エタノール）	C2H5OH	1.88	1.67	0.45	0.4	1.13	0.22	—
アルコール（メタノール）	CH3OH	1.93	1.53	0.46	0.37	1.26	0.39	—
Ammonia	NH3	2.16	1.66	0.52	0.4	1.31	0.53	96.5
Argon	Ar	0.52	0.312	0.12	0.07	1.667	0.208	—
Benzene	C6H6	1.09	0.99	0.26	0.24	1.12	0.1	—
高炉ガス	—	1.03	0.73	0.25	0.17	1.41	0.3	55.05
Bromine	Br2	0.25	0.2	0.06	0.05	1.28	0.05	—
Butane	C4H10	1.67	1.53	0.395	0.356	1.094	0.143	26.5
二酸化炭素	CO2	0.8459	0.655	0.21	0.16	1.289	0.189	38.86
一酸化炭素	CO	1.02	0.72	0.24	0.17	1.4	0.297	55.14
二硫化炭素	CS2	0.67	0.55	0.16	0.13	1.21	0.12	—
Chlorine	Cl2	0.48	0.36	0.12	0.09	1.34	0.12	—
Chloroform	CHCl3	0.63	0.55	0.15	0.13	1.15	0.08	—
石炭ガス	—	2.14	1.59	—	—	—	—	—
燃焼生成物	—	1	—	0.24	—	—	—	—
Ethane	C2H6	1.75	1.48	0.39	0.32	1.187	0.276	51.5
エーテル（ジエチルエーテル）	(C2H5)2O	2.01	1.95	0.48	0.47	1.03	0.06	—
Ethylene	C2H4	1.53	1.23	0.4	0.33	1.24	0.296	55.08
クロロジフルオロメタン、R-22	CHClF2	—	—	—	—	1.18	—	—
Helium	He	5.251	3.12	1.25	0.75	1.667	2.08	386.3
Hexane	C6H14	—	—	—	—	1.06	—	—
塩酸	—	0.795	0.567	—	—	—	—	—
Hydrogen	H2	14.32	10.16	3.42	2.43	1.405	4.12	765.9
塩化水素	HCl	0.8	0.57	0.191	0.135	1.41	0.23	42.4
硫化水素	H2S	—	—	0.243	0.187	1.32	—	45.2
Hydroxyl	OH	1.76	1.27	—	—	1.384	0.489	—
Krypton	Kr	0.25	0.151	—	—	—	—	—
Methane	CH4	2.22	1.7	0.59	0.45	1.304	0.518	96.4
塩化メチル	CH3Cl	—	—	0.24	0.2	1.2	—	30.6
天然ガス	—	2.34	1.85	0.56	0.44	1.27	0.5	79.1
Neon	Ne	1.03	0.618	—	—	1.667	0.412	—
一酸化窒素	NO	0.995	0.718	0.23	0.17	1.386	0.277	—
Nitrogen	N2	1.041	0.743	0.25	0.18	1.4	0.297	54.99
四酸化二窒素	N2O4	4.69	4.6	1.12	1.1	1.02	0.09	—
亜酸化窒素	N2O	0.88	0.69	0.21	0.17	1.27	0.18	35.1
Oxygen	O2	0.9189	0.659	0.22	0.16	1.395	0.26	48.24
Pentane	C5H12	—	—	—	—	1.07	—	—
Propane	C3H8	1.67	1.48	0.39	0.34	1.13	0.189	35
プロペン（プロピレン）	C3H6	1.5	1.31	0.36	0.31	1.15	0.18	36.8
水蒸気 1 psia、120 – 600 °F	H2O	1.93	1.46	0.46	0.35	1.32	0.462	—
蒸気 14.7 psia、220 – 600 °F	H2O	1.97	1.5	0.47	0.36	1.31	0.46	—
蒸気 150 psia、360 – 600 °F	H2O	2.26	1.76	0.54	0.42	1.28	0.5	—
二酸化硫黄	SO2	0.64	0.51	0.15	0.12	1.29	0.13	24.1
Xenon	Xe	0.16	0.097	—	—	—	—	—

出典: engineeringtoolbox.com

単位換算には、比熱オンライン単位換算器を使用してください。

食品および食品原料、金属および半金属、一般的な液体および流体、一般的な固体およびその他の一般的な物質の比熱容量の表形式の値、ならびに一般的な有機物質および無機物質のモル熱容量の値も参照してください。

工学的注意事項

一般的な固体、食品および食品原料、金属および半金属、液体および流体、およびその他の関連する熱容量表の比熱も参照してください。
理想気体の仮定：記載された値は理想気体の挙動を仮定しています。高圧または飽和線付近では、実在気体の補正（偏差関数）が重要になります。
温度依存性：比熱は温度とともに増加し、特に多原子気体で顕著です。ここでの値は20 °C付近に適用されます。燃焼または極低温の作業には、温度依存の相関式（NIST-JANAF表からの多項式近似など）を使用してください。
単原子気体（He、Ar、Ne）はκ ≈ 5/3 = 1.667で、これは運動論からの理論結果です。室温付近の二原子気体はκ ≈ 1.4です。
比熱比κは等エントロピー関係を直接決定します：T₂/T₁ = (p₂/p₁)^((κ−1)/κ)。κの小さな誤差は、圧縮機やタービンの出口温度に大きな誤差を生じさせる可能性があります。
高炉ガスおよびその他の燃料ガス混合物は注意して扱う必要があります—組成はプロセス条件によって変化します。
R = c_p − c_vは理想気体に対してのみ厳密に成り立ちます。実在気体の場合、マイヤーの関係には状態方程式を含む補正項が含まれます。
個別気体定数Rは普遍気体定数R̄とR = R̄ / Mの関係にあり、Mはkg/kmol単位のモル質量です。

参考文献

Engineering ToolBox – 気体の比熱

出典: engineeringtoolbox.com