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理論値とは
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私も,ご質問を見て検索してみただけなので, 不正確かもしれません. 私は,高校の時に, 1[cal]というのは,1[g]の水を1[゜C]上昇させるときの 必要なエネルギーと習いました. #1様の定義が正確なのだろうと思います. 一方,1[J](ジュール)は, 1[N]の負荷をひきづって,1[m]移動したときの「仕事」としてこれも,高校のときに習いました. ご質問は,この2つの単位をむすびつけるものですね. 「ジュール」と言う人が行った実験が元になっていると思います. www.google.com で 「ジュールの実験 0.24 」 検索したら,いろいろ出てきました. よろしければ,ご参考に. つまり,4.19というのは,「実験値」です. ご質問の「理論値」が何を指しているのかわかりませんが,ある意味では,「物理定数」と言えるでしょう. ちなみに,余談ですが,高校時代の物理の先生の話ですが, この「ジュール」と言う人は,新婚旅行で大きな「滝」のあるところに旅行したそうです.そして,奥さんを放置しておいて,滝の上と下での水温の差を測定して「なるほど!」とやっていたと言うことです.滝の上下での水の位置エネルギーと温度差について実測したのでしょう.ジュールさんて,すごい人ですね. その後,この御夫妻がどのように暮らしたかまでは,高校の先生も教えてくれませんでした.
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- hagiwara_m
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大学初年級の学生実験で、関連する疑問や混乱に出会うことがよくありますので、コメントします。 cal の定義にはいくつかの種類があるのです。代表的なのは、 (1) 1atmの圧力下、1gの純水の温度を、(t-0.5)℃から(t+0.5)℃まで上昇させる熱量,〔t度カロリー〕 (2) 1atmの圧力下、1gの純水の温度を、0℃から100℃まで上昇させる熱量の 1/100,〔平均カロリー〕 (3) 4.184J の仕事に相当する熱量,〔熱化学カロリー〕 (4) 4.1868J の仕事に相当する熱量,〔国際蒸気カロリー〕 などです。 このうち、(3)と(4)は、Jとcalの換算係数そのものを約束する定義ですから、理論とは関係ありません。また、実験的に求められるものでもありません。 (1)と(2)は、水という物質の性質を利用した定義です。つまり、温度を上げる何ものかを「熱量」と呼び、これを「ジュール」などのエネルギーで表わすといくらになるかは実験で決めようという立場です。実験を行う代わりに、水の物性を理論的に予想しようとすると、ibm_111さんのような見解になるでしょう。 ---ということで、自分の実験値、文献の実験値、定義値、ある理論による計算値、これらの意味の区別をはっきりさせることが、先ず必要です。
水素結合を無視(水を理想気体とみなす)すれば、比熱の理論値はでます。しかし、その値は、 1[cal] = 1[J]ちょっと ぐらいになって小さすぎます。 水素結合まで考慮して第一原理から理論値を出そうと思ったら おそらく1冊本が書けます。 まあ、解析的には無理な話でしょう。
- tomikou0000
- ベストアンサー率23% (293/1250)
純水1gの温度を1気圧のもとで 14.5℃から15.5℃に上げるのに必要な熱量を 「1cal」と定義しています。 元々J(ジュール)は仕事量の単位で、 大きさ1N(ニュートン)の力が その力の向きに物体を1m動かすときになす仕事を 「1J」と定義しています。 そこで、 純水1gの温度を1気圧のもとで 14.5℃から15.5℃に上げるのにかかる仕事量を ジュールで表すと、4.19Jとなるのです。 よって、1[cal] = 4.19[J] すなわち 1[J]≒0.24[cal] となります。
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