✨ ベストアンサー ✨
公式ですが、比熱の定義(あるいは単位)をきっちり覚えていたら、公式を覚えなくてもすぐに導き出せると思います。
「解説の通り」といえばそれまでですが、要するに「電気ポット(厳密にはその中の抵抗)による発熱量(J)」がそのまま100%「水の温度上昇のための熱(J)に使われた」という式をたてています。
発熱量の話は、物理基礎の電磁気分野でも、中学2年の理科でも習ったかと思いますが、復習しておきます。
電力というのは単位時間あたりに生ずる電気エネルギーのことで、P=I×Vで求められます。今回は単位時間1sではなく、120s間温めるわけなので、120をかけないといけません。公式としては、Q=Ptですがこんなことは電力の定義を覚えていたら当然わかることです。この電気エネルギーを熱エネルギーに変換して温めるのが電気ポットという電化製品です。通常はこの電気エネルギーを100%熱エネルギーに変えることはできないし、熱エネルギーもすべてが水に伝わるわけではありません。ですが、この問題では、電気エネルギーが100%熱エネルギーに変換されて、その熱エネルギーはすべて水の温度上昇に使われていると考えています。
つまり、電気ポットによって産み出される熱120P(J)=0.06kgの水を60度(20℃→80℃)温度上昇させるのに必要な熱です。ここで、熱力学分野で習った比熱の考え方を用います。比熱は「1g, 1℃温度上昇させるのに必要な熱」という定義なので、当然1gではなくて0.06kg=60gだったら60倍、1℃ではなくて60℃だったらさらに60倍の熱が必要になりますね。つまり、4.2J/(g・k) ×60g×60kの熱が加えられたということになるので、イコールでつないでやればPが求まるということです。
ちなみに、単位時間あたりの電気エネルギーにあたる電力は、単位時間あたりの仕事である仕事率に、それに時間をかけた電力量(熱に変換されたなら発熱量)は仕事に対応しているということもしっかりおさえておきましょう。
詳しく説明して頂き本当にありがとうございます🙇🏼♀️
ありがとうございます。
式の立て方を詳しく教えて頂きたいです🙇🏼♀️