1。セットアップ:
* 熱量計: 周囲との熱交換を防ぐ、発泡スチロールカップのような断熱容器(発泡スチロールカップのような)。
* 温度計: 温度の変化を測定します。
* 加熱要素: 既知の量の熱を物質に追加するデバイス(例:ヒーター、バーナー、または反応)。
* 物質: あなたが見つけたい特定の熱。
* 既知の水の質量: 水は、その明確に定義された比熱のため、参照物質としてよく使用されます。
2。手順:
* 物質の質量を測定します: テストしている物質の質量を知る必要があります。
* 物質の初期温度を測定します: 熱量計の物質の開始温度を記録します。
* 既知の量の熱を物質に追加する: これは通常、物質を直接加熱するか、測定された温度で既知のお湯を加えることによって行われます。
* 物質の最終温度を測定します: 熱が追加された後の温度を記録し、システムが平衡に達します。
* 水の温度変化を測定します(該当する場合): お湯を使用して熱を加える場合は、温度の変化も測定します。
3。計算:
* 物質によって吸収された熱(q): これは、次の式を使用して計算できます。
* Q =M * C *ΔT
* Q =熱エネルギー(Joules、J)
* M =物質の質量(グラム、g)
* c =比熱容量(摂氏あたり1グラムあたりのジュール、j/g°C)
*Δt=温度の変化(摂氏度、°C)
* お湯によって放出される熱を計算します(該当する場合): 上記と同じ式を使用しますが、水の質量、比熱、温度変化を置き換えます。
* 物質によって吸収された熱をお湯によって放出される熱に等しい(該当する場合): これにより、システム内の総エネルギーが一定のままであることが保証されます。
* 特定の熱(C)を解く: 方程式を再配置して、比熱容量を分離しますc。
4。結果:
Cの計算値は、摂氏あたりグラムあたりのジュール単位の物質の比熱(j/g°C)です。
例:
金属サンプルの特定の熱を見つけたいとしましょう。 50グラムの金属を熱量計に入れ、最初は80°Cで100グラムの水で加熱します。水は60°Cに冷却され、金属の温度は20°Cから40°Cに上昇します。
1。金属に吸収される熱:
* Q =50 g * C *(40°C -20°C)=1000C J
2。水によって放出される熱:
* Q =100 g * 4.18 j/g°C *(80°C -60°C)=8360 J
3。熱の同等:
* 1000C J =8360 j
4。特定の熱の解決:
* c =8360 j / 1000 g =8.36 j / g°C
したがって、金属サンプルの比熱は8.36 j/g°Cです。
重要なメモ:
*熱量測定は単純化されたモデルであり、実際の測定値は、周囲の熱損失などの要因の影響を受ける可能性があります。
*熱損失を最小限に抑えるために、熱量計が断熱されていることを確認することが重要です。
*物質の比熱は、その位相(固体、液体、ガス)および温度によってわずかに異なる場合があります。