熱量計によって得られる熱を計算する方法

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著者: Monica Porter
作成日: 20 行進 2021
更新日: 17 5月 2024
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【中2 理科】  中2-44  熱量と電力量① ・ 基本編
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化学者および物理学者は、熱量測定と呼ばれる技術を使用して、化学反応中に放出または吸収される熱量を測定します。熱量計は一般に、液体、通常は水で満たされた容器、温度を監視するための温度計、および水を攪拌するための装置で構成されています。熱量計自体は、発泡スチロールのカップと同じくらい簡単かもしれません。熱量測定からの計算は、熱力学の第一法則に依存します。これは、エネルギーを作成または破壊できないことを示しています。熱量測定に適用すると、これは、化学反応中に発生した熱を熱量計、より具体的には熱量計内部の水に伝達する必要があることを意味します。したがって、化学者または物理学者が水に吸収された熱を測定できる場合、彼らは反応によって放出される熱量を知っています。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

液体の熱容量が既知である限り、液体の既知の質量の温度変化を測定することにより、熱量計で熱利得を計算できます。

温度の変化を測定する

式delta(T)=最終温度-初期温度に従って、熱量計内の水の温度変化delta(T)を計算します。反応が発熱性である、つまり、熱を放出すると仮定すると、delta(T)は正の値を示すはずです。反応が吸熱であった場合、つまり熱を吸収した場合、delta(T)は負の値になります。したがって、初期温度が24.0℃、最終温度が33.4℃の場合、delta(T)= 33.4-24.0 = 9.6℃で、反応は発熱性でした。

水塊を見つける

熱量計で水の質量を計算します。本の実験室の手順などの一連の指示に従った場合、指示には、たとえばメスシリンダーで一定量の水を測定するか、または熱量計カップを水を加える前後に天びんで計量しました。一定の水量を測定した場合、グラム単位の質量はミリリットル単位の体積に等しくなります。水を加える前後に熱量計の重量を量った場合、水の質量は熱量計と水の質量から空のカップの質量を引いたものに等しくなります。たとえば、空の熱量計カップの重量が4.65 gで、熱量計と水が111.88 gの場合、水の質量は111.88-4.65 = 107.23 gでした。

獲得した熱を見つける

式Q = m * c * delta(T)に従って、熱量計Qで得られる熱を計算します。ここで、mはステップ2で計算された水の質量を表し、cは水の熱容量、または4.184ジュール/グラムを表します摂氏度、J / gC、およびdelta(T)は、ステップ1で計算された温度の変化を表します。ステップ1および2の例を続けると、Q = 107.23 g * 4.184 J / gC * 9.6 C = 4.3 * 10 ^ 3 J、または4.3 kJ。これは、熱量計によって吸収される熱を表します。