同じ温度でも、質量が大きい物体は小さい物体より高温になることはあるか？

結論

温度が同じであれば、質量が大きい物体が小さい物体より高温になることはありません。

温度は物質中の粒子の平均運動エネルギーを表す指標です。2つの物体が同じ温度であるということは、各物体の粒子の平均運動エネルギーが等しいことを意味します。したがって、質量が違っても「熱エネルギー」の総量は異なるものの、温度は同じです。

例として、沸騰した水が入った大きな鍋と小さなカップを考えてみましょう。どちらも同じ温度（100℃）ですが、鍋の方が水の量が多いため、保持している熱エネルギーは多くなります。これは、鍋の水分子の平均運動エネルギーはカップと同じで、分子数が多いだけです。

一般に、質量が大きいほど同じ温度上昇に必要な熱エネルギーは大きくなります。これは熱容量が大きくなるためで、温度を上げるためにはより多くのエネルギーを投入しなければなりません。

したがって、2つの物体が同じ温度であれば、質量の大きい方は熱エネルギーが多いだけで、温度が高いわけではありません。