열의 일당량 측정

열의 일당량 측정 실험을 통해 열과 일 사이의 관계를 알아보자. 

 

열이란 계주 주위 환경 사이의 온도 차이 때문에 계의 경계를 넘나드는 에너지의 전달 과정이다. 또한 이러한 전달 과정에 의하여 전달된 에너지의 양 Q이다. 

열과 일은 계의 에너지를 변화시킬 수 있으며, 일이 열을 발생시킬수도 있고, 열로 인해 일이 발생하기도 한다. 

 

열량의 단위 : calorie (cal)

1 cal : 1기압 하에서 1g의 물을 14.5°C에서 15.5°C 올리는데 필요한 열량

예를들어 1000g의 물을 25도에서 100도로 올리는데 필요한 열량은 1000*75 = 75kcal이다. 

 

비열 : 물질의 온도를 1°C 올리는데 필요한 열량 

온도가 높아지면 비열이 증가한다. 

 

 

음식에서의 칼로리는 Cal로 C를 대문자로 표시하고 

1Cal = 1000cal의 관계를 가진다. 

 

줄의 실험 

열량과 일의 관계 

W = Mgh : 해준 일 (M은 추의 질량)

Q = mc ΔT : ( m은 물의 질량) : 열량 

 

역학적 위치 에너지의 감소량은 물의 질량과 온도증가의 곱에 비례하며, 이때의 비례 상수는 4.18J/g°C

이 실험의 결과 1cal = 4.186J임을 계산할 수 있었다. 이를 열의 일당량(mechanical equicalent of heat)이라 한다. 

 

마찰력이 한 일 = 운동 마찰력 x 원통 마찰 길이 

원동이 받을 열량 = 원통 질량 x 원통 비열 x 온도차   

 

 

 

 

J의 계산이 다음과 같다는 것만 기억하자 

 

 

 

 

 

 

 

참고 

https://www.youtube.com/watch?v=5TfwazoBQbQ

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=pvAFPOiYng8&t=5s