熱量測定：高温と低温を混ぜる

1 · 予測

熱いアルミニウムのブロックを、より冷たい水へ入れる。同じ開始温度で、より大きな（質量の大きい）アルミニウムブロックを使うと、最終平衡温度は上がるか下がるか？

• 熱いブロックが大きいほど最終平衡温度を上げる。
• 熱いブロックが大きいほど最終平衡温度を下げる。
• 最終温度はアルミニウムブロックの質量に依存しない。

2 · 準備

1. hot-cold-mix プリセットを開き、「リセット」を押す。290 K の水 1 kg（body1）と 400 K のアルミニウムブロック（body2）を混ぜる。
2. 平衡温度の表示を有効にする。
3. 各試行のアルミニウムブロックの質量を設定し、平衡温度を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、平衡温度 T_eq（縦軸）をアルミニウムの質量 m₂（横軸）に対してプロットする。

4 · 分析

1. 1回の試行について、水 m₁ = 1 kg、c₁ = 4186 J/(kg·K)、T₁ = 290 K、アルミニウム c₂ = 900 J/(kg·K)、T₂ = 400 K を用いて T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) を計算する。表と比較する。
2. アルミニウムの比熱（900 J/(kg·K)）が水の比熱（4186 J/(kg·K)）よりはるかに小さいのに、熱いブロックの質量を増やすと平衡温度が高くなる理由を説明する。

5 · 発展

1. 水は多くの材料に比べて比熱が非常に大きい。沿岸地域の気候が内陸部より温度変化が穏やかになりやすい理由を、この実験と同じエネルギー収支の考え方を使って説明する。
2. アルミニウムブロックが失った熱は、水が得た熱と正確に等しいはずである（周囲への損失がないと仮定したエネルギー保存）。1回の試行について、各物体の Q = mcΔT を使って確認する。

この実験の物理

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