電力と水の温度上昇の関係について調べる実験(中学2年)

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ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。

サーモカップを使った電気エネルギーの利用に関する実験を行いました。電力の大きさや電流を流す時間を変えると、水の温度はどのように変化するかを調べていきます。電熱線を水に入れて電流を流して、水を温めて、その温度上昇から、熱エネルギーと水が受け取ったエネルギーについて調べていきます。

実験装置はこのような感じです。

本来は温度計でかき混ぜませんが、この時だけ温度計でかき混ぜてもいいよと指示を出しました(内緒です)。よくかき混ぜないと、実験がうまくいかないので、かき混ぜ方が一つポイントになります。

用意するものはこちらです。

電熱線(6Ω),電流計,電圧計,熱量計(サーモカップ)(断熱容器+温度計)、電源装置,時計,導線

実験手順は、

1.実験装置を組み立てますが、電熱線が容器に触れないよう注意します。電熱線は水に入れた状態で電流を流すことが注意点です。

2.容器に汲み置きの水を100 g入れ,水温を測定する。汲み置き水は電子天秤をつかって測りました。

3.電源装置のスイッチを入れ,電圧がV =(    )[V] になるように手早く調節し,電流計で電熱線に流れる電流Iを読む(クラスでは同じ電熱線を使う このクラスで使う電熱線(    )Ω )。

班でそれぞれ電圧を以下のように指示をして分けました。

1・2班 3.0V  3・4班 4.0V  5・6・7班 5.0V  8・9・10班 6.0V

4.水をゆっくりかきまぜながら,1分ごとに水温T を測定する(5分後まで)。

5.加熱時間と温度変化の関係を表にまとめ、グラフ①をかく.

6.他の班のデータも使って、5分後の温度上昇 [℃]、横軸に電力[W]をとったグラフ②をかく。

結果

グラフ①は次のようになりました。

一応2オームの結果も他クラスにやってもらい、重ねてもらいました。時間に比例しすることがよくわかります。

グラフ②の前に、結果をまとめると次のようになりました。

 これを元にグラフにすると、このようになりました。右の線が6オームの場合で、左の線が2オームの場合です。

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