73 B 実験水の温度変化を利用して、 金属の比熱を調べよう 日 【目的】 加熱したアルミニウムを水の中に入れ、水温の変化を測定する。このとき、熱が外部に 逃げなければ、熱量の保存が成り立つと考えられ、これを利用して比熱が求められる。文 献によると、アルミニウムの比熱は0.902 (J/g・K) であるが、測定値と比較し、異 なる場合はその原因を考察する。 【準備】 水熱量計、温度計、糸、アルミニウム(たぶん100g), メスシリンダー、計量カップ 【手順】 ① 水熱量計の銅製容器とかきまぜ棒を取りはずして、それらの質量 m〔g〕(=140g) を測定する。(今回は省略) ② アルミニウムの質量m2 〔g] を測定する。 ③水熱量計の銅製容器に水 200mLを入れる。 このとき、水の密度 は 1.0g/cmとして、水の質量 m3 〔g] とする。 →200g ④ 水熱量計を再び組み立てる (今回は省略)。しばらく放置した あとに、水の温度 [℃] を測定する。 ⑤ 図ではビーカーであるが、 今回は沸騰した水を電気ポッドから 計量カップにいれ、 その中に糸をつけたアルミニウムを完全に入 れてしばらく置く。 このときのお湯の温度 [℃] を測定して アルミニウムの温度とする。 熱平衡 ⑥ 糸をもってアルミニウムを取り出し、素早く水熱量計に移す。 ※注意:アルミニウムについた湯をよく払って移す。 ⑦ すぐにふたをして、かきまぜ棒を上下にゆっくりと動かす。 温度 ⑧ 水温の上昇が止まったら (30~40秒後) 水温 4 [℃] を測定する。 【データ処理】 アルミニウム を水 移ず 1 かきまぜ (鋼製) ① アルミニウムの比熱をc 〔J/gK] として、アルミニウムが失った熱量Q [J] を求める。 ② 水の比熱 4.2 J/ (g・K) を用いて, 水が得た熱量 Q2 〔J] を求める。 ③ 銅の比熱 0.38J/ (g・K) を用いて, 銅製容器とかきまぜ棒が得た熱量 23 [J] を求める。 ④ 温度計が得た熱量は小さいものとして無視し, Q=Q2+ Q3 の関係から,アルミニウムの比 熱c [J/g・K] を求める m1140g に m2=100g m3:200g +1=21.30 +2=772+3=26.6°