熱の仕事当量の実験に使用する液体が水以外の場合

至急回答募集【物理or化学】熱の仕事当量の実験で水を使用しますがもし水でないほかの液体で実験を行った場合に関して質問です。
水でない液体でも実験は行えると思いますが沸点が低い液体の場合と沸点が高い液体の場合、水と比べてどのような現象が起こり、メリット・デメリットがあるのか、そしてどんな液体のほうが実験を行いやすいですか？
わかる方お願いします！

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2021/11/28 12:50

No.1 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞「水の温度が１K 上がるときに、その物質の温度は何 K 上がるか」という「水の比熱に対する『比比熱』」のようなものを実験で求めることは不可能なんでしょうか？

他人に聞くんじゃなくて、自分で考えてみて下さい。
あなたが思いつく程度なら、きっと「簡単にできる」のだと思います。

「可か不可か」ではなく、「簡単にできるか、けっこう面倒か」という議論なのでしょうね。「求まる精度」まで含めて。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2021/11/28 12:05

沸点云々は関係なくて、あくまで沸点以下の「液相」の範囲を使って「加えたエネルギーと温度上昇」の関係から「熱の仕事当量」を求めます。

このときに、水を使うのは
「1 g の水（液相）の温度を 1 K (= 1 ℃）変化させる熱量が 1 cal」
という熱量の単位「カロリー：cal」の定義から、加えたエネルギー（J 単位）と「水の温度上昇による cal 換算での熱量」が直接結びつくからです。
この計算をする過程で、「1 cal = 4.2 J だから・・・」などという単位換算は、それをやったら何を求めているのか分からなくなりますので使えません。

要するに「ジュールという単位によって定義されたもの（例えば電熱線の電力など。この場合、1 W = 1 J/s の関係）と、「カロリーという単位で定義されたもの（たとえば水の温度上昇）とを直接比較することで、「熱の仕事等量」つまり「ジュールとカロリーの関係」を求めるのが実験の目的です。

水以外の物質を使う場合には、その物質の「比熱」つまり「物質 1 g あたりの温度を1 K (= 1 ℃）変化させる熱量」の値が必要となりますが、これを天から与えられたような「○○ J/(g･K)」から「△△ cal/(g･K)」という値を求めて使ったら実験になりませんよね。
「水の温度が１K 上がるときに、その物質の温度は何 K 上がるか」という「水の比熱に対する『比比熱』」のようなものを実験的に求める必要が出て来ます。それをどのような実験をして求めますか？

「メリット、デメリット」だの「実験の行いやすさ」ではなくて、「そもそも何を求める実験か」をまず考えてみてください。

この回答へのお礼

「水の温度が１K 上がるときに、その物質の温度は何 K 上がるか」という「水の比熱に対する『比比熱』」のようなものを実験で求めることは不可能なんでしょうか？

お礼日時：2021/11/28 12:25