比熱（熱容量）

2026年10月6日2026年11月6日

ホットプレートの上で温めている水の入ったビーカーと、2つの金属のブロック。金属の温度計のほうが高く上がっているイメージ（AI で生成）

比熱は、物を温めるのに、どれだけ熱が要るかを表す数です。同じ火にかけても、鉄のフライパンはすぐ熱くなるのに、鍋の水はなかなか沸きません。理由の1つは、水の比熱が鉄よりずっと大きいことです。ものづくりでは、ヒーターや冷却装置の大きさを決めるとき、部品を温めたり冷やしたりする時間を見積もるとき、冷やすのに水と空気のどちらを使うか選ぶときなどに、比熱と熱容量を使います。このページでは、比熱の意味と単位、代表的な値、計算のしかた、潜熱との違い、測り方、ものづくりでの効き方を、できるだけやさしく説明します。

ひとことで言うと

比熱と熱容量とは

比熱（比熱容量）＝1g（または1kg）の物を1℃（1K）上げるのに要る熱の量です。物の種類で決まる値です。

熱容量＝その物全体を1℃上げるのに要る熱の量です。物の大きさ（質量）で変わり、質量×比熱で求められます。

同じ質量に同じ熱を加えるなら、比熱が大きい物ほど温まりにくく、冷めにくくなります（編集部の解説）。

1kgの水・アルミニウム・鉄に同じ10kJの熱を加えると、水は約2.4℃、アルミニウムは約11.1℃、鉄は約22.2℃上がることを温度計で比べた図 — 図1　同じ熱を加えても、比熱が大きい物ほど温度が上がらない
出典：ウィキペディア日本語版をもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

ウィキペディア日本語版（比熱容量）は、比熱容量を、圧力または体積が一定の条件で単位質量の物質を単位温度上げるのに必要な熱量とし、単に比熱ということも多いとしています。上の図は、1kg の水・アルミニウム・鉄に同じ10kJ（10,000 J）の熱を加えたときに上がる温度を、比熱の値（25℃の値。下の表）から計算したものです。水は約2.4℃しか上がりませんが、鉄は約22℃上がります。

出典：比熱容量｜ウィキペディア日本語版、比熱容量の比較｜ウィキペディア日本語版

単位と計算のしかた

1Lの水を20℃から100℃にするのに要る熱を、質量×比熱×温度差で計算すると約334kJになり、1kWのヒーターなら約334秒かかることを示した図 — 図2　計算例：水を温めるのに要る熱と時間
出典：ウィキペディア日本語版をもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

比熱の単位は、ウィキペディア日本語版（比熱容量）では J/(kg·K)（ジュール毎キログラム毎ケルビン）です。1g あたりの J/(g·K) もよく使われます（1 J/(g·K)＝1,000 J/(kg·K)）。温度の差は、1K（ケルビン）と1℃が同じ大きさです。同じページは、水の比熱容量は18℃で約4,184 J/(kg·K)、カロリーで表すと1 cal/(g·K) としています。カロリーはもともと水1g を1℃上げる熱の量からきた単位で、ウィキペディア日本語版（カロリー）は、日本の計量法では1カロリーを正確に4.184 J と定めているとしています。

温めるのに要る熱の量 Q は、Q＝質量 m × 比熱 c × 上がる温度 ΔTで求められます。北海道大学の講義資料も「熱量＝質量×比熱×温度変化」としています。たとえば1L（1kg）の水を20℃から100℃まで温めるには、1,000g × 4.18 J/(g·K) × 80K ＝約334 kJ が要ります。1kW（1秒に1,000 J）のヒーターなら、熱が全部水に入ったとしても約334秒（約5.6分）かかります（計算は編集部）。

熱容量は、ウィキペディア日本語版（熱容量）が、熱の出入りがあったときに温度がどのくらい変わるかを表す量で、単位は J/K としています。ロームのアプリケーションノートは、熱容量を、ある物の温度を1K 上げるのに必要な熱量としています。同じ材料なら、重い（大きい）部品ほど熱容量が大きくなります（質量×比熱。編集部の解説）。

比熱には、圧力を一定にして測る定圧比熱と、体積を一定にして測る定積比熱があります。ウィキペディア日本語版（比熱容量）は、液体・固体の比熱は温度で極端には変わらないが、気体では定圧比熱と定積比熱を分けて考えなければならないとしています。ふつうの材料の表に出ているのは、定圧比熱です（編集部の解説）。

出典：比熱容量｜ウィキペディア日本語版、カロリー｜ウィキペディア日本語版、第7章気体分子の運動と熱エネルギー（講義資料）｜北海道大学、熱容量｜ウィキペディア日本語版、熱モデルとは（アプリケーションノート）｜ローム

代表的な物の比熱

水・エタノール・氷・菜種油・PP・スピンドル油・ナイロン66・PC・空気・アルミニウム・コンクリート・板ガラス・アルミナ・ステンレス鋼・鉄・銅・金・鉛の比熱の棒グラフ — 図3　いろいろな物の比熱
出典：ウィキペディア日本語版、オーム電機をもとに AI（Claude）で作成

物	比熱 J/(g·K)	出典
水（25℃）	4.18	ウィキペディア日本語版
エタノール（25℃）	2.42	ウィキペディア日本語版
氷（0℃）	2.10	ウィキペディア日本語版
菜種油（20℃）	2.04	ウィキペディア日本語版
ポリプロピレン（PP）	1.93	オーム電機
スピンドル油	1.85	オーム電機
ナイロン66	1.59	オーム電機
ポリカーボネート（PC）	1.26	オーム電機
空気（25℃）	1.01	ウィキペディア日本語版
アルミニウム（25℃）	0.90	ウィキペディア日本語版
コンクリート（乾燥）	0.88	オーム電機
板ガラス	0.84	オーム電機
アルミナセラミックス	0.80	オーム電機
ステンレス鋼（18-8 のクロムニッケル鋼）	0.50	オーム電機
鉄（25℃）	0.45	ウィキペディア日本語版
銅（25℃）	0.38	ウィキペディア日本語版
金（25℃）	0.13	ウィキペディア日本語版
鉛	0.13	オーム電機

ウィキペディア日本語版（比熱容量の比較）の値は、ことわりのないものは25℃・1気圧の値です。オーム電機の技術資料（BOX COOL）の値は、1気圧・20℃（気体は0℃）を基準にした参考値です。2つの資料で、水（4.18 と 4.182）、鉄（0.45 と 0.461）などはほぼ同じ値です。

表を見ると、身近な物の中では、水の比熱（約4.2）はとくに大きいことがわかります。油や樹脂は1〜2くらい、金属は1より小さく、鉄は0.45、銅は0.38 です。ウィキペディア日本語版（カロリー）は、水の比熱も温度で少し変わり、0℃で4.218、34.5℃で最小の4.178、100℃で4.216 J/g（1℃あたり）としています。樹脂の値はグレードや温度で変わるので、使う材料のデータシートで確かめます（編集部の解説）。

出典：比熱容量の比較｜ウィキペディア日本語版、技術資料4 物体の物理的性質一覧（BOX COOL）｜オーム電機、カロリー｜ウィキペディア日本語版

重さあたりと体積あたり

1gあたりの比熱では水が鉄・銅・アルミニウムよりずっと大きいが、1cm³あたり（比熱×密度）では水4.18・鉄3.54・銅3.40・アルミニウム2.43と差が小さくなることを比べた棒グラフ — 図4　重さで比べるか、体積で比べるか
出典：ウィキペディア日本語版、オーム電機をもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

比熱は、重さ（質量）あたりの値です。ところが部品の大きさは体積で決まることが多いので、体積あたりで比べると、見え方が変わります。体積あたりの熱容量は、比熱×密度で求められます。鉄は比熱が0.45と小さいものの、密度が約7.87 g/cm³ と大きいので、1cm³ あたりでは約3.5 J/(cm³·K) になり、水の4.18 の8割をこえます（計算は編集部。密度は鉄7.87・アルミニウム2.70 がウィキペディア日本語版の各ページ、銅8.96 がオーム電機の技術資料の値）。

ウィキペディア日本語版（比熱容量）も、体積あたりの比熱（容積比熱、単位 J/(m³·K)）を、建築の壁材の断熱の性質や土壌の分野で使うとしています。同じ大きさの部品で「どれだけ熱をためられるか」を比べるときは、体積あたりの値を見ます。密度については基礎知識「比重・密度」も参照してください。

出典：比熱容量｜ウィキペディア日本語版、比熱容量の比較｜ウィキペディア日本語版、鉄｜ウィキペディア日本語版、アルミニウム｜ウィキペディア日本語版、技術資料4 物体の物理的性質一覧（BOX COOL）｜オーム電機

熱容量が大きいと、温度はゆっくり変わる

同じ熱を加えたとき、熱容量が小さい物はすぐに行き着く温度に近づき、熱容量が大きい物はゆっくり近づくことを示した温度と時間のグラフと、時定数の説明 — 図5　熱容量と、温度の変わる速さ
出典：ロームをもとに AI（Claude）で作成

ロームのアプリケーションノートは、物には熱容量があるので、デバイス（電子部品）の消費電力が増えてもすぐには温度が上がらず、熱容量が大きいほど温度上昇がゆるやかになるとしています。熱の流れを電気の回路に置きかえて考えるとき、熱容量はコンデンサ、熱の伝わりにくさ（熱抵抗）は抵抗として扱うとしています。

このとき温度の変わる速さの目安が、時定数（熱容量×熱抵抗）です。一定の熱を加え始めてから時定数だけ時間がたつと、最後に行き着く温度までの約63％まで温度が上がります（電気回路のコンデンサの充電と同じ考え方。編集部の解説）。熱容量が大きいヒーターや金型は温まるのも冷めるのも遅く、温度の制御では行き過ぎ（オーバーシュート）や待ち時間の原因になります。くわしくは課題「加熱・冷却の温度むらで品質がばらつく」も参照してください。

温度がどれだけ速く伝わるかは、熱伝導率と比熱の両方で決まります。ウィキペディア日本語版（温度拡散率）は、温度拡散率（熱拡散率・温度伝導率ともいう）を、熱伝導率 ÷（密度 × 比熱）で表す物性値とし、単位を m²/s としています。これは温度の伝わる速さの目安になり、熱を伝えやすく、比熱と密度が小さい物ほど、すばやく全体の温度がそろいます（編集部の解説）。熱伝導率については基礎知識「熱伝導率」を参照してください。

出典：熱モデルとは（アプリケーションノート）｜ローム、温度拡散率｜ウィキペディア日本語版

冷やす：水冷が空冷より強い理由

毎秒1Lの空気と水を流し、10℃温まって出ていくとき、空気は約12W、水は約41.8kWの熱を運べることを計算した図 — 図6　同じ体積の流れで運べる熱（水と空気）
出典：ウィキペディア日本語版、SMCをもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

流れる水や空気で物を冷やすとき、運べる熱は密度 × 比熱 × 流量 × 温度差で決まります。SMC のサーモチラー（冷却水の循環装置）の選び方の資料も、冷却能力を、温度差・流量・密度・比熱を掛けた式（Q＝ΔT×L×γ×C／(60×1000)。L は毎分のリットル数）で求め、水の代表物性値を密度 1×10³ kg/m³・比熱 4.2×10³ J/(kg·K) としています。

空気は、比熱（1.01 J/(g·K)）が水の4分の1ほどのうえ、密度がとても小さい（20℃・1気圧で約1.2 kg/m³。ウィキペディア日本語版（空気）の0℃の値1.293 kg/m³ から換算）ので、同じ体積を流しても運べる熱はずっと少なくなります。毎秒1L を流して10℃温まって出ていくとき、水は約41.8kW、空気は約12W で、水は空気の約3,400倍の熱を運べます（計算は編集部）。発熱の大きい装置に水冷を使う理由の1つです。くわしくは課題「小型化で部品の温度が上がる」・「熱交換器を小さくしたい」も参照してください。

出典：サーモチラー HRW 機種選定方法・循環液代表物性値｜SMC、比熱容量の比較｜ウィキペディア日本語版、空気｜ウィキペディア日本語版

温度を変える熱（顕熱）と、状態を変える熱（潜熱）

1gの氷を温め続けると、0℃で融解熱約334Jを吸う間は温度が止まり、水を100℃まで温めるのに約418J、100℃で蒸発熱約2,257Jを吸う間も温度が止まることを示したグラフ — 図7　比熱で決まる熱（顕熱）と、とける・蒸発するときの熱（潜熱）
出典：ウィキペディア日本語版をもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

比熱で計算できるのは、温度が上がったり下がったりするときの熱です。ウィキペディア日本語版（相転移。「顕熱」の項目はここに転送される）は、温度変化をもたらす熱を顕熱、とける・蒸発するなどの変化（相転移）のときに温度を変えずに出入りする熱を潜熱と呼び分けたとしています。そのうえで、水の融解熱は333.5 J/g、気化熱（蒸発熱）は2,256.7 J/gとしています。

ウィキペディア日本語版（融解熱）は、0℃の氷1kg を水にするには333.6 kJ の熱量が要るとしています。これは、1kg の水を0℃から約80℃まで温める熱（1,000 × 4.18 × 80 ≒ 334 kJ）とほぼ同じです（計算は編集部）。ウィキペディア日本語版（蒸発熱）は、1気圧・100℃の水の蒸発熱を2,257 kJ/kg としています。水を蒸発させるには、温めるよりずっと多くの熱が要ります。

潜熱は、ものづくりでも使われます。国土技術政策総合研究所の資料は、潜熱蓄熱材（PCM）を、任意の（選んだ）温度で状態が変わる材料とし、潜熱を利用する建材は、状態が変わるときの熱を使える分、温度の変化がゆるやかになるとしています。熱処理の焼入れでも、奈良工業高等専門学校の研究紀要は、液体が沸騰する段階では、蒸発するための潜熱が鋼から奪われるので温度が急速に下がるとしています。融点については基礎知識「融点（と軟化点）」も参照してください。

出典：相転移｜ウィキペディア日本語版、融解熱｜ウィキペディア日本語版、蒸発熱｜ウィキペディア日本語版、第3章潜熱蓄熱材による対策技術｜国土技術政策総合研究所、高温金属球のポリマー水溶液への浸漬急冷時の冷却過程に関する実験的研究（研究紀要）｜奈良工業高等専門学校

比熱の測り方

DSCで空の容器・標準物質のサファイア・試料を同じ条件で測って熱の流れを比べる方法と、温めた試料を水に入れて水の温度の上がり方から比熱を求める混合法の模式図 — 図8　DSC（サファイアと比べる方法）と混合法
出典：国土技術政策総合研究所、ニチアス、北海道大学をもとに AI（Claude）で作成

DSC（示差走査熱量測定）：ウィキペディア日本語版（示差走査熱量測定）は、DSC を物質の熱容量を測る熱分析の手法としています。国土技術政策総合研究所の資料は、DSC で比熱を求めるとき、標準物質（サファイア）・空の容器・試料を同じ条件で測り、熱の流れの差を比べて比熱を計算したとし、サファイアの比熱は JIS K 7123（プラスチックの比熱容量測定方法）で−150〜500℃の範囲の値が決められているとしています。ニチアスの技術時報も、DSC による比熱容量の測り方と、合成サファイアなどの標準物質を紹介しています。

レーザーフラッシュ法：試料の表面を光のパルスで一瞬温め、裏面の温度の変わり方から熱拡散率を測る方法です（産業技術総合研究所 AIST Today）。科学技術振興機構（JST）の資料は、高温まで熱伝導率を精度よく求めるには、現状では熱拡散率をレーザーフラッシュ法で、比熱容量を DSC で別々に測り、両方から計算しなければならないとしたうえで、1台で同時に測る装置を紹介しています。

混合法：温めた試料を水に入れ、試料が失った熱と水が得た熱が等しいことから比熱を求める方法です。理科の実験でも使います（北海道大学の講義資料のお湯と水を混ぜる例と同じ考え方。編集部の解説）。

出典：示差走査熱量測定｜ウィキペディア日本語版、第3章潜熱蓄熱材による対策技術｜国土技術政策総合研究所、示差走査熱量測定法による断熱材の比熱容量測定について（ニチアス技術時報 2023年 No.3）｜ニチアス、熱拡散率標準物質の開発（AIST Today 2004年10月号）｜産業技術総合研究所、レーザフラッシュ法による熱拡散率・比熱容量・熱伝導率の同時高精度測定装置｜科学技術振興機構（JST）、第7章気体分子の運動と熱エネルギー（講義資料）｜北海道大学

ものづくりでどう効くか

加熱・乾燥のエネルギー、冷却の方法、熱処理・焼入れ、はんだ付け・溶接、温度の制御と時間の遅れ、一瞬の発熱を受け止める、の6つで比熱・熱容量が効く所の整理 — 図9　ものづくりで比熱・熱容量が効く所
出典：北海道大学、SMC、ローム、奈良工業高等専門学校をもとに AI（Claude）で作成

加熱・乾燥のエネルギーを見積もる：温める物の質量×比熱×温度差で、要る熱の量とヒーターの大きさのあたりを付けます。水分を飛ばす乾燥では、蒸発熱（潜熱）も足します。工場の省エネは課題「工場の電力を減らしたい」も参照してください。
冷却の方法を選ぶ：SMC の資料のように、発熱量と温度差・流量から、冷却水の装置の能力を決めます（上の「冷やす」）。
熱処理・焼入れ：部品が大きく熱容量が大きいほど、温まるのも冷えるのも遅く、表面と中の温度に差が出やすくなります（編集部の解説）。課題「熱処理で歪む・割れる」も参照してください。
はんだ付け：熱容量の大きい部品や、広い銅箔につながったランドは温まりにくく、ほかの所と溶けるタイミングがずれます。課題「はんだ付け不良を減らしたい」では、チップ立ちの要因の1つに、JEITA のロードマップが挙げるランドのピッチと熱容量のアンバランスを紹介しています。
一瞬の発熱を受け止める：電子部品や電池の短い発熱では、熱容量で温度の上がり方が決まります（上の「熱容量が大きいと、温度はゆっくり変わる」）。
化学反応の熱を見積もる：反応の熱で液がどれだけ温まるかは、液の量と比熱で決まります。課題「ラボの条件を量産に移せない」では、比熱や反応熱を測る反応熱量計を紹介しています。