열량계는 공상 과학 장비처럼 들릴 수 있지만 실제로는 두 개의 커피 컵을 사용하여 집에서 만들 수있는 매우 간단한 열 측정 장치입니다. 과학 프로젝트 실험에서 자주 사용되며 열 전달이나 물질의 비열과 같은 화학적 또는 물리적 과정에 관련된 열의 양을 측정합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
액체의 온도는 에너지를 얻거나 잃을 때 변합니다. 열량계는 액체의 질량과 액체의 온도 변화를 측정하여 액체가 얻거나 잃은 에너지의 양을 결정합니다.
열량계의 구성 요소
열량계에는 외부 용기와 내부 용기의 두 가지 용기가 있습니다. 두 용기 사이의 공기는 단열재 역할을하므로 내부 용기 내부와 외부 환경 사이에 열 교환이 없거나 최소한으로 이루어집니다. 과학 실험실에서 사용되는 열량계에는 내부 용기를 외부 용기의 중앙에 고정하기 위해 절연 재료로 만든 섬유 링이 있습니다. 여기에는 내부 용기의 액체 온도를 측정하는 온도계와 액체를 교반하고 용기 전체에 열을 분배하는 교반기가 포함됩니다. 폴리스티렌 컵, 덮개, 온도계 및 교반기로 집에서 열량계를 쉽게 만들 수 있습니다. 그러나 "커피 컵"열량계는 주변 환경과 더 많은 열 교환을 허용하고 덜 정확한 결과를 생성합니다.
열전달 측정
발열 반응 (빛이나 열에 의해 에너지를 방출하는 화학 반응)이 열량계의 용액에서 발생하면 용액은 열을 사용하여 온도를 높입니다. 흡열 반응 (주변에서 에너지를 흡수하는 반응)이 발생하면 용액이 열을 잃어 온도가 낮아집니다. 용액의 비열 및 질량과 함께 온도의 차이를 통해 반응이 사용하는 열의 양을 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 열량계 내의 차가운 물에 뜨거운 구리 조각을 넣으면 열이 구리에서 물로 흐릅니다. 구리의 온도는 감소하고 물의 온도는 같은 온도 (열 평형)가 될 때까지 증가합니다. 열량계가 두 물질간에 모든 열 전달을 허용하기 때문에 공정 중에 열을 얻거나 잃지 않습니다.
비열 측정
비열은 물질 1g 당 섭씨 1 도의 온도 변화를 일으키는 데 필요한 에너지의 양이며 물질마다 다릅니다. 예를 들어 물의 비열은 섭씨 1.00 칼로리 / 그램입니다. 알려지지 않은 금속의 비열을 결정하려면 열량계의 내부 용기에있는 물에 가열 된 금속 조각을 놓습니다. 물이 도달하는 최고 온도와 같이 금속과 물의 최종 온도를 측정 한 후에는 금속의 비열을 계산할 수 있습니다. 먼저 물의 질량에 물의 비열에 물의 온도 변화를 곱한 다음 금속의 질량에 금속의 온도 변화를 곱합니다. 금속의 비열을 설정하기 위해 첫 번째 대답을 두 번째 대답으로 나눕니다.