水の混合

   
対象等
中学生から高校生まで
目的
異なった水温の水を混合したとき、全体の熱量は保存されることを確かめる

準備
ステンレスボトル、温度計、100ml メスシリンダー、200ml ビーカー、ガラス棒、バーナー、チャッカマン、三脚、スタンド、金網、軍手
実験場所
化学実験室
方法
@ メスシリンダーで水道の水を120ml計り取り、 ステンレスボトルに入れる。このときの水温を温度計で測定し、t1℃とする。

A ステンレスボトルにきちんとふたをし、新たに80mlの水を計り取り、200mlビーカーに入れる。

B この水をバーナーで加熱し、70〜90℃程度にし、これをt2℃とする。加熱中は温度計を入れたままにして構わないが、お湯をかき混ぜるのはガラス棒を使うこと。

C 目標の温度になったら、ステンレスボトルのふたを開けると同時に、軍手を使ってビーカー内のお湯をステンレスボトルに流し込み、すぐにふたをしめる。さらにバーナーの火も消す。

D ステンレスボトルを持って、数回振り、中の水とお湯を混合した後、お湯が冷めないようにふたをほんの少し開け、そこから温度計を差し込み温度を測定する。これをt3℃とする。

E 結果の欄の計算式に従って、混合前の熱量の総和が、混合後の熱量の総和にほぼ等しくなっていることを確認する。
注意点
 ・ お湯を混ぜるときは素早くやらないと、すぐに温度が下がってしまいます
 ・ ステンレスボトルは保温機能のついた二重構造のものを使います
 ・ 混合後の温度は、蓋をわずかにあけて熱を逃がさないように測ります
結果
t1℃=(         )℃   t2℃=(         )℃
t3℃=(         )℃ 

以上よりそれぞれの熱量を求める
  水が持っている熱量は、0℃を基準にすると
  (水の重さ)×(温度)で求めることが出来るので(水は体積=重さになります)

 t1℃の水の熱量Q1calは (    )g×( )℃=(      )cal

 t2℃の水の鉄量Q2calは (    )g×( )℃=(      )cal

 t3℃の水の鉄量Q2calは (    )g×( )℃=(      )cal

よって
Q1 + Q2 =(      )cal となり、これはほぼQ3の値と一致するの  で、熱量が保存されていることが確かめられた

 
考察
応用等
 
・ 実際にはなかなか一致しないので、どこで熱が逃げるのか考えさせています
・ お湯の変わりに金属球を使えば比熱の実験にもなります
 
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