열량 측정(열량계) 계산기

뜨거운 물체가 단열된 용기 안에서 더 차가운 물체와 만나면 두 물체가 같은 온도가 될 때까지 열이 흐르며, 한쪽이 잃은 열은 다른 쪽이 얻은 열과 같습니다. 이 열량계 계산기는 이 에너지 균형을 두 가지로 활용합니다. 혼합물의 최종 온도를 예측하거나, 커피 컵 열량계 실험에서 알 수 없는 시료의 비열을 구합니다.

사용 방법

1. 최종 온도를 구할지, 물체 1의 비열을 구할지 고릅니다.
2. 각 물질을 목록에서 고르거나, 직접 입력을 골라 비열을 J/(g·°C)로 입력합니다.
3. 각 질량은 그램, 각 처음 온도는 °C로 입력합니다.
4. 실험 자료에 열량계 자체의 열용량이 있으면 입력하고, 없으면 0으로 둡니다.
5. 비열을 구하려면 측정한 최종 온도를 입력합니다.

계산식

m₁c₁(T₁ − T_f) = (m₂c₂ + C_cal)(T_f − T₂) T_f = (m₁c₁T₁ + (m₂c₂ + C_cal)T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂ + C_cal)

m은 그램 단위의 질량, c는 J/(g·°C) 단위의 비열, T는 처음 온도, T_f는 공통의 최종 온도입니다. C_cal은 열량계 컵의 열용량이며 물의 온도에서 시작합니다. 첫 식을 c₁에 대해 정리하면 시료의 비열이 나옵니다.

예시

100 °C의 알루미늄 200 g을 20 °C의 물 250 g에 넣습니다. 알루미늄은 200 × 0.897 = 179.4 J/°C, 물은 250 × 4.184 = 1,046 J/°C이므로 T_f = (179.4 × 100 + 1,046 × 20) ÷ 1,225.4 ≈ 31.71 °C입니다. 금속에서 물로 약 12,251 J이 이동합니다. 알루미늄은 68.29 °C 식고 물은 11.71 °C만 오릅니다.