ジュールの羽根車実験 歌詞 あべりょう ふりがな付

おもり100kg 1m上あげた 位置いちエネルギー1,000J
繋つないだ水槽すいそう 羽根はね車回くるままわし 温度おんど上あげるジュール実験じっけん
化学かがく、位置いち、運動うんどう、熱ねつへと エネルギー保存ほぞん回まわせ

ピストンロックし体積たいせき一定いってい(ΔV=0) 詰つめたメタン混合気こんごうき(70リットル)
燃焼ねんしょう(ΔH)→熱ねつ力ちから第だい一いち(Q=ΔU+W)→温度おんどに蓄たくわえた
内部ないぶエネルギー(ΔU)1,000Jを仕事しごと(W)量りょうに換算かんさん
※CH4+2O2→CO2+2H2O(g)エンタルピーΔH≒-8.9×105J/mol、n=1.1×10-3mol、
メタン1：酸素さんそ2:ヘリウム1,000

ヘリウムが急膨張きゅうぼうちょう ロック外はずれ ピストン押おし上あげ
温度おんど(ΔU=-W)が「重力じゅうりょくに逆さからって膨張ぼうちょう仕事しごと(W)」
上あげたおもりが落下らっか 連動れんどうした羽はね車しゃが水みずをかき
重力じゅうりょくに従したがう仕事しごと(W)な位置いちエネルギー(E) 単位たんいがジュール(J)

仕事しごと(W、単位たんいJ)=距離きょり(m)×力ちから(N)
※1,000J=1,000N×h(1m)
運動うんどう方程式ほうていしき(F=ma)から 力ちから(F、1,000N)は=質量しつりょうm(100kg)×重力じゅうりょく加速度かそくどg(10m/s2)で
1,000Jの「温度おんど(ΔU)」払はらい 膨張ぼうちょう仕事しごと(W)させ持もち上あげ(m(100kg)×g(10m/s2)×h(1m))
差さし引ひき36ケルビン(T)冷さめる エネルギー勘定かんじょう

距離きょり(m)×力ちから(N)な仕事しごと(W、単位たんいJ)=圧力あつりょく(p、Pa)×体積たいせき(V、m3)=pΔVで
状態じょうたい方程式ほうていしき(pΔV=nRΔT)で 分子ぶんし数すうと温度おんど(T)に繋つなげた
※W=pΔV→圧力あつりょく一定いっていでW=pΔV=nRΔT、ヘリウム混合気こんごうきのモル数すうn=3.3mol、気体きたい定数ていすうR=8.3J/(mol・k)
※pΔV=nRΔT=W→ΔT=W/(nR)≒1,000J/(3.3×mol×8.3J/(mol・k)≒36K

圧力あつりょく(p、Pa=N/m2)の単位たんいパスカルは→ 力ちから(N)÷面積めんせき(m2)だから
pΔV=Pa・m3=(N/m2)・m3=N・m=膨張ぼうちょう仕事しごと(W、単位たんいJ)に接続せつぞく
※m2打うち消けしpΔV=をJで表あらわし、mol・k打うち消けし、nRΔT=(mol)・(J/(mol・k))・(k)=Jだから
圧力あつりょく(p、Pa)、体積たいせき(V、m3)、分子ぶんし数すう(n、mol)、
温度おんど(T、K)を単位たんいジュール(J)で統一とういつに成功せいこう

化学かがく爆発ばくはつ(Q=ΔU) 分子ぶんし(nR)暴あばれ
→温度おんど(T)上あげ→体積たいせき(V)が膨張ぼうちょう(W=pΔV、単位たんいJ)→
ピストン圧あつ(Pa、(N/m2))で1,000(N)の力ちから(F)
クラッチ噛かまし 羽根はね車回くるままわし 水分子みずぶんしの±織おりなす
※F(1N)=m(1kg)×a(1m/s2)よりm(100kg)×g(10m/s2)=1,000Nとなり
仕事しごと(W、単位たんいJ)=力ちから(N)×距離きょり(m)で1,000J=m(100kg)×g(10m/s2)×h(1m)
水みず(10kg)の比熱ひねつ(4.2×103J/(kg・k))に 摩擦まさつで渡わたす温度おんどは0.023℃
※Q(J)=mcΔT=1,000J→ΔT=Q/mc→ΔT=1,000J/(10kg×4.2×103J/(kg・k))≒0.023℃

1,000Jの仕事しごと(W)量りょうはチャリ漕こぐ程度ていど これを端折はしおり
コンロで湯ゆ沸わかせば秒びょうだと気きづく 車輪しゃりんの再さい発明はつめい