平衡温度計算機は、異なる温度にある2つの物質を混合し、熱交換させた場合の最終温度を計算するのに役立ちます。このツールは、科学実験、工学応用、調理、そして物質が周囲に熱を逃さずに熱的に相互作用する日常生活のあらゆる場面で役立ちます。
環境への熱損失がなく、両方の物質が同じ相に留まる（溶解または沸騰しない）ことを前提としています。
平衡温度計算式
Tₑ = (m₁ × c₁ × T₁ + m₂ × c₂ × T₂) / (m₁ × c₁ + m₂ × c₂)
詳細な内訳:
- Tₑ = 平衡温度（°CまたはK）
- m₁、m₂ = 各物質の質量（kgまたはg）
- c₁、c₂ = 比熱容量（J/kg·°CまたはJ/g·°C）
- T₁、T₂ = 物質の初期温度（°CまたはK）
仮定：
- システムは完全に断熱されています（熱損失はありません）
- 相変化は起こらない（例：固体から液体へ）
- 単位が一致している必要があります（質量と熱容量）
この式はエネルギー保存の原理から来ています。つまり、より熱い物体が失う熱は、より冷たい物体が得る熱に等しいということです。
共通参照テーブル
| 質量1（g） | 温度1（℃） | 質量2（g） | 温度2（℃） | c₁ = c₂ (J/g·°C) | 平衡温度（°C） |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 80 | 100 | 20 | 4.18 | 50 |
| 200 | 60 | 100 | 30 | 4.18 | 50 |
| 150 | 90 | 150 | 10 | 4.18 | 50 |
| 100 | 100 | 300 | 0 | 4.18 | 25 |
この表では、両方の物質の熱容量が水と同等であると仮定しています。
平衡温度計算機の例
100℃のお湯80グラムと200℃の冷水30グラムを混ぜるとします。両方の比熱は4.18 J/g·℃で同じだと仮定します。
式の使用：
Tₑ = (100 × 4.18 × 80 + 200 × 4.18 × 30) / (100 × 4.18 + 200 × 4.18)
Tₑ = (33440 + 25080) / (418 + 836)
Tₑ = 58520 / 1254 ≈ 46.66°C
つまり、両方のサンプルは約 46.7°C で沈殿することになります。
最も一般的な FAQ
平衡温度とはどういう意味ですか?
2 つの物質が熱を交換し、それ以上の温度変化が起こらなくなったときに到達する最終温度です。
異なる材料が同じ最終温度に達することはできますか?
はい、熱容量が分かっている限り、計算機は任意の 2 つの材料に対して機能します。
同じ単位を使用することは重要ですか?
はい、質量と比熱には常に一貫した単位を使用してください。たとえば、グラムと J/g·°C、または kg と J/kg·°C などです。