第1章 熱と蒸気の基礎
温度と熱量、ゲージ圧と絶対圧、顕熱と潜熱、飽和蒸気・湿り蒸気・過熱蒸気のちがいと、圧力と飽和温度の関係。
1. 温度と熱量
ボイラーは、燃料を燃やした熱で水を温め、蒸気やお湯をつくる装置です。まずは「温度」と「熱」の言葉をそろえておきます。
・温度 … 熱さ・冷たさの度合い。ふだんは℃（セルシウス温度）を使います。理科の計算ではK（ケルビン、絶対温度）も使い、K＝℃＋273.15の関係があります。温度の『差』は、℃でもKでも同じ数になります
・熱量 … 物を温めるのに使われる熱の量。単位はJ（ジュール）で、ボイラーではkJ（キロジュール）やMJ（メガジュール）をよく使います
・比熱 … ある物質1kgの温度を1K（1℃）上げるのに必要な熱量。水は、ほかの身近な物質にくらべて比熱が大きい物質です
温度を上げるのに必要な熱量は、次の式で計算できます。
熱量 ＝ 質量 × 比熱 × 温度の上がり幅
計算問題では、比熱の値は問題文で与えられます。
2. 圧力（ゲージ圧力と絶対圧力）
圧力は、面を押す力の強さで、単位はPa（パスカル）です。ボイラーではMPa（メガパスカル＝100万Pa）をよく使います。
圧力のはかり方には、基準のとり方で2通りあります。
・絶対圧力 … 完全な真空を0とした圧力
・ゲージ圧力 … まわりの大気の圧力（大気圧）を0とした圧力
絶対圧力 ＝ ゲージ圧力 ＋ 大気圧です。標準の大気圧は約0.1MPa（101.325kPa）なので、ゲージ圧力0.5MPaは、絶対圧力ではおよそ0.6MPaになります。
ボイラーの圧力計が示すのはゲージ圧力です。法令でも、最高使用圧力は「構造上使用可能な最高のゲージ圧力」と決めています（ボイラー則 第1条第6号）。試験で「圧力」とあれば、ふつうはゲージ圧力のことです。
3. 顕熱と潜熱
水を火にかけたときの様子を、熱の使われ方で2つに分けます。
・顕熱（けんねつ） … 温度を上げるのに使われる熱。水が20℃から100℃近くまで温まっていく間に使われる熱です。温度計で「熱が入った」ことが見てとれるので「顕（あらわれる）」熱といいます
・潜熱（せんねつ） … 温度を変えずに、状態を変える（水を蒸気にする）のに使われる熱。水が沸騰している間は、火をかけ続けても温度は変わらず、熱は水を蒸気に変えることに使われます。水を蒸気にするための潜熱を「蒸発熱」といいます
蒸気がもつ熱の多くは、この潜熱です。蒸気が暖房や加熱に役立つのは、蒸気が水にもどるとき（凝縮するとき）に、この潜熱を放出するからです。
4. 飽和水・飽和蒸気・湿り蒸気・過熱蒸気
圧力を一定にして水を加熱していくと、状態は次の順に変わります。
・飽和温度 … その圧力で水が沸騰を始める温度
・飽和水 … 飽和温度に達した水
・湿り飽和蒸気（湿り蒸気） … 沸騰中の、水滴（飽和水）がまじった蒸気
・乾き飽和蒸気 … 水がすべて蒸気になった、水滴を含まない飽和蒸気
・過熱蒸気 … 乾き飽和蒸気をさらに加熱して、同じ圧力の飽和温度より温度が高くなった蒸気
湿り蒸気の中に、乾き飽和蒸気がどれだけの割合で含まれるかを「乾き度」といいます。湿り蒸気1kgの中に乾き飽和蒸気がxkg含まれるとき、乾き度はxです。乾き度0.9なら、蒸気が0.9kg、水滴が0.1kgです。乾き飽和蒸気の乾き度は1、飽和水は0です。
過熱蒸気の温度と、その圧力の飽和温度との差を「過熱度」といいます。
5. 圧力が上がると飽和温度も上がる
水が沸騰する温度（飽和温度）は、圧力で変わります。大気圧のもとでは約100℃ですが、圧力が高くなるほど飽和温度は高くなります。圧力鍋で煮ると早く煮えるのは、中の圧力が上がって、水が100℃より高い温度で沸騰するからです。
あわせて、次の性質も覚えておきます。
・圧力が高くなるほど、蒸発熱（潜熱）は小さくなる
・さらに圧力を上げていくと、ある圧力（臨界圧力）で蒸発熱は0になり、水と蒸気の区別がなくなる（臨界点）
ボイラーの圧力を上げると蒸気の温度が上がるのは、この関係があるからです。具体的な圧力と温度の対応は「蒸気表」という表で決まっていますが、試験対策では「圧力↑→飽和温度↑・蒸発熱↓」の向きをまず押さえます。
POINT
6. ここだけは覚える
・絶対圧力 ＝ ゲージ圧力 ＋ 大気圧。圧力計はゲージ圧力を示す
・顕熱は温度を上げる熱、潜熱は温度を変えずに状態を変える熱（水→蒸気は蒸発熱）
・飽和水 → 湿り蒸気 → 乾き飽和蒸気 → 過熱蒸気 の順
・乾き度＝湿り蒸気1kg中の乾き飽和蒸気の質量（kg）
・過熱度＝過熱蒸気の温度 − その圧力の飽和温度
・圧力が上がると、飽和温度は上がり、蒸発熱は小さくなる
・熱量＝質量×比熱×温度差