水はどのくらい温まりやすいの？水の比熱について徹底解説！
わたしたちの身近にありながらも、決して欠かすことのできないのが水です。
みなさんは水は温まりやすいものだと思っていませんか？
今回は水の比熱に関する情報です。
そもそも比熱とはどういうものなのか、また水の温度を上げるにはどれくらいの比熱が必要なのかなど、水と比熱の関係を詳しくご紹介していきましょう。
そもそも比熱とは
そもそも比熱とは
比熱を簡単に言うと「物の温まりやすさ」になります。
例えば真夏の海水浴場を思い出してみてください。
空から降り注ぐ太陽の熱は見渡す限り同じです。
なのに砂浜は大人しく立っているのが困難なほど熱いのに対し、海水は多少ぬるいものの「熱い」と感じるほどではありません。
他にも真夏に停めっぱなしにしていた車でもそうです。
鉄でできている車のボンネットは非常に熱くなるのに対し、ゴムでできているタイヤは言うほど熱くはなりません。
このように、物には「温まりやすいもの」と「温まりにくいもの」があるのです。
これを数値化したものを「比熱」と呼びます。
比熱は「1グラムの物質の温度を1度上げる」という行為をした時に、どれだけの熱量を必要とするのかを表すものなのです。
比熱の数式は？
比熱は「1グラムの物質の温度を1度上げる際に必要な熱量」です。
これを表す数式があります。
Cv=Q/（m×ΔT）
これだけ見ても何がなにやらですので、ひとつずつご説明しましょう。
Cv、これは比熱を表す記号です。
Qは加える熱量の記号ですが、単位では「J（ジュール）」になります。
mは質量を表す記号で、単位はみなさんご存知の「g」や「kg」です。
ΔＴは温度差を表す記号で、その単位は「K（ケルビン）」ですが、これは「℃」と同じ意味です。
言葉で言い換えてみましょう。
比熱＝熱量/（質量×温度差）
となります。
そのため比熱を表す単位は「J/（g・℃）」または「J/（g・K）」で表されるのです。
どちらかと言うと後者の「K」を使われることが多いので、その呼び方は「ジュール毎グラム毎ケルビン」となります。
比熱を計算するには？
以下の例を計算してみましょう。
「20℃の水1kgに30,000Jの熱量を加えたとき、水の温度は何度になるでしょう？」
先ほどの式に当てはめてみましょう。
Q = m・Cv・ΔT=30,000J／（1kg・4186J/kg・K）
ΔT =Q/（m・Cv）=7.2 K（7.2℃）
つまり答えは「20℃+7.2℃」になるため、27.2℃になるというわけです。
見慣れない記号が多いため困惑してしまいがちですが、ひとつひとつの意味さえわかっていれば、簡単に計算することができますね。
比熱で何がわかる？
比熱でわかるのは「温まりやすさ」だけでなく「冷めにくさ」を知るのにも必要なものです。
比熱が大きい＝温まりにくく冷めにくい
比熱が小さい＝温まりやすく冷めやすい
単純でわかりやすいかと思います。
日常生活の中でこの比熱を気にすることはまずありませんが、化学の進歩にはこの比熱はとても重要な指標となるんですよ。
水の比熱はどれくらい？
水は温まりにくい？
さて、比熱がどういうものかお分かり頂けたところで、肝心の水の比熱に話を戻しましょう。
先に言ってしまいますと、水は非常に比熱が大きい物質として知られています。
つまり「水は温まりにくい」のです。
日常生活の中で料理やお風呂など水を沸かす機会が多いだけに、意外だと感じた方もいるでしょう。
しかし思い返してみてください。
真夏の海水浴場では、砂は火傷するほど熱くなるのに海水はお湯にはなりませんでしたね。
他にも沸騰させたコップ1杯の白湯も、常温の水の温度になるまで1時間以上の時間を要するはずです。
「水は比熱が大きい＝温まりにくく冷めにくい」のです。
この水の比熱は「4,186J」というのが明らかになっています。
この数値がどれくらいのものなのか、次項で確認してみましょう。
他の物質と比較してみよう！
では「比熱が大きい＝温まりにくく冷めにくい」とされる水と、他のいくつかの物質の比熱を比較してみましょう。
【比熱の例（単位：J/kgK）】
| 物質 | 比熱 |
|---|---|
| 水 | 4186 |
| 空気（湿度100%） | 1030 |
| 空気（乾燥） | 1005 |
| アルミニウム | 900 |
| ガラス | 677 |
| 鉄 | 444 |
| 銅 | 385 |
| 金 | 129 |
いかがですか？
断トツで水の比熱が大きくなっていますね。
これは日常生活の中でも体感することができます。
例えば手で握りしめた消しゴムは生温くなります。
他にも冷たい耳を手のひらで包んでも温めることができますね。
しかし水はどうでしょう。
両手で持てるだけの水を持ち続けたとしても、その水が体温と同じ36℃まで上がることはまずありません。
水は体温で温めることはできないくらい比熱の大きな物質なのです。
水の比熱は温度で変わる
「水の温度を1度上げるには1カロリーが必要」と耳にしたことはありませんか？
昔はこの「4,186J」を「1カロリー」と呼んでいたのです。
このカロリーの定義は、昔はこう言われていました。
「1グラムの水の温度を標準大気圧下で1℃上げるのに必要な熱量」
標準大気圧とは、わたしたちが生活している気圧だということです。
高い山のてっぺんや宇宙ではもちろん条件は異なります。
しかしそれ以外にも条件が異なるものがあるのです。
それが水の温度です。
先ほどから「4,186J」と言っていますが、これは水の温度が0℃だった場合の話です。
これが34.5℃の水ならば4,178Jになりますし、沸騰してしまう100℃では4,216Jになります。
どのような温度であれ4,000J以上が必要になるので、水の比熱が大きいというのは変わりませんが、細かな数字が変わってくるということは覚えておきましょう。
水の比熱はこの世で最大！？
水の比熱が断トツ大きいと言ってきましたが、実は「常温・常圧で液体または固体の物質」というくくりであるならば、水はこの世で最大の比熱量になります。
これに「気体」を足せばヘリウムや水素などの方が上回りますが、わたしたちが目で確認できる物の中では、水が最大値なのです。
こんなにも身近な水が、この世で1番「温まりにくく冷めにくい」物質だということは驚きです。
これからの日常生活で水を温めるという行為をする時は、ぜひこのことを思い出してみてくださいね。
■超浸透水earthwaterをお試しください！
earthwaterは美容と健康のためにつくられた新しいタイプのミネラルウォーターです。
大自然が生み出した天然水に、最先端の特許技術を取り入れて、水分子を微粒子化。
その結果、驚きの浸透力を実現しました。
芸能人やモデルも愛用しています。