実験7／物理学実験
想い出の名古屋工業大学
想い出の名古屋工業大学
こひつじの家
名古屋工業大学(名工大)に勤務していたときに授業を担当した「物理学実験」でおこなわれていた，実験7「熱の仕事当量」の参考資料です。
【注】実験内容等が変わっている可能性がありますので，あくまでも参考程度に見てください。
【注】実験内容等が変わっている可能性がありますので，あくまでも参考程度に見てください。
最終更新：2007-10-11
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注意 メータの姿勢 針式のメータは，指定された置き方をしないと，正しい値を示さない。ここで使用しているメータは，目盛盤に水平置きを指定する  という記号があるので，目盛盤が水平になるように置く必要がある。（テキスト222ページ参照）注意 スターラの音 スターラが正常に回転しているときは，ほとんど音がしない。しかしカタカタという音がしているときは，撹拌子かくはんしが回転せずに不規則な動きをしていて，正常な撹拌が行われていない。この音に気付いたらスターラの電源スイッチを切り，音がしなくなるのを待つ。そして回転スピード調節レバーが指定位置にあることを確認してから，スイッチを入れる。 ヒント-1 1 分ごとに水温と気温を測定するときは水温の測定に重点を置く。この実験では水温の方が気温よりもはるかに重要だからである。 ヒント-2 結果が異常であったときに見られた原因 (1) 温度計の頭部が水中に十分に浸かっていなかった（特に水量が 150 mL のとき）。 (2) 温度計がヒーター（抵抗線）に接触または接近していた。 (3) 式（1）に代入する時間 Δt の単位が［分］であった。 やってみよう 熱量計の断熱特性を調べるために次の測定をしてみよう。この測定は実験データの整理をしながら十分にできる。 (1) 銅製容器の中に気温よりも 5℃ほど低目の水を 200 mL ほど入れ，それを断熱容器にセットして温度計の付いたふたをする。 (2) およそ 3 分毎ごとに，時刻と水温と気温を測定し，ノートに記録する。 (3) データをグラフに表し，外部からの熱の流入について考察する。 考えてみよう その 1 水温だけでなく，気温も測定してグラフに表した理由は何か。 ⇒ヒント 考えてみよう その 2 気温についても温度計の目盛を 0.05℃まで読み取る必要があるだろうか。 ⇒ヒント 調べてみよう その 3 水温が気温よりも低いときには外部から水へ，水温が気温よりも高いときには水から外部へ，熱の移動が起こる。この実験において断熱の不完全さが問題となるようであれば，水温と気温の時間変化のグラフにその影響が現れるはずである。水温が気温よりも低いときと高いときとで，直線の傾きに変化があるかかどうかを調べてみよう。 参考 単位 cal について テキスト97ページに書いてあるように，1 カロリー（cal）は，およそ水 1 g を 1℃上昇させるのに必要な熱量である。しかし厳密となると，いろいろなカロリーが存在するのに驚く。 単位 cal のいろいろ (1) 単位 cal（15 ℃カロリー）として，14.5℃の水 1 g の温度を 1 ℃上げるのに必要な熱量と定義した。1 cal 15 ＝ 4.1855 J である。 (2) 国際蒸気表カロリー（国際カロリー）として，1 g の水の温度を 0℃から 100℃まで上げるのに必要な熱量の 1/100 と定義した。1 cal IT ＝ 4.1868 J である。1956年 (3) 温度を指定しないカロリーとして，かつて計量法で 1 cal ＝ 1/860 W・h ＝ 4.18605 J と定義した。 (4) 熱化学によって 1 cal th ＝ 4.184 J と定義した（熱化学カロリー）。1993 年に施行された計量法でも，これが採択されている。 記：2005-04-20 |