Question

Keisuke Honda

(3)は3.4×10^2と書いてもいいですか？
今回の場合、答えの値は有効数字二桁で書くのが正しいと思いました。

(3) 実験1~3の結果から実験3で使用した金属球の比熱を求めよ。
(4) 水熱量計の断熱容器をはずして, 実験3と同様の実験を行った。 こ
のとき室温は25℃で他の実験条件は実験3と同じであった。 この
実験の結果の水温は17℃より高いか低いか。 また, 外部との熱の
出入りがないと仮定して得られる金属球の比熱は,実験3の値より大
きいか小さいか。
(都立大)
57 基 断熱された容器の中に, -20
℃の氷が200g入っている。 この容
器にヒーターを入れて一定電力で加
熱を開始したところ, 容器内の温度
は図に示すような変化をして 40
秒後に 0℃ になった後, しばらく温
度は一定となった。 加熱開始 360 秒
後には, 再び温度が上昇し始め, 560
秒後には50℃になった。 水の比熱
は 4.2J/ (g・K) であり, 容器からの
熱の出入りはないものとする。
容器内の温度 [℃]
50
0
+UN-9
320秒
-20
200秒
40秒
加熱時間
(1)200gの水の温度が0℃ から 50℃まで上昇する間に与えられた熱量
を求めよ。
(2) ヒーターの電力はいくらか。
(3) 氷の融解熱Lはいくらか。
(4) 氷の比熱 co はいくらか。
(5) 加熱開始120秒後には, この容器の中に氷はいくら残っていたか。
(北見工大)

(2) 水と銅の比熱をそれぞれCw, cm 〔J/ (g・K)」 とおくと,C=me より
C2 =200cw+250CM ・・・
②
C1=100cw+250CM
...①
(1)で求めたC,C2 の値を代入して, 連立方程式を解くと
cw=4.0J/(g・K) Cm=0.40J/(g・K)
(3)水200gと容器はまとめて C2 = 9.0 × 10°J/K であり、 求める比熱をcとす
ると、 熱量の保存より
9.0×10°× (17-10) = 100cx (80-17)c=1.0J/(g・K)
(4) 室温が25℃で 17℃ より高いので,水熱量計には熱が流入する。 よって、最
後の温度は17℃ より高い。 そこで, (3) の式の左辺が増し,さらに右辺の温度
差が小さくなる。 したがって,得られる比熱 cは実験3の値より大きい。
(01-08) ×
08) (08-03) *S
57 (1) Q=mc4T=200×4.2×(500) =4.2×10′ J
(2) 求める電力をP〔W〕 とすると,t [s] 間での発熱量は Pt 〔J] だから
P × 200 = 4.2 × 104
∴. P = 210W
(3) 融解熱は 0℃ の氷1gを水にするのに必要な熱量であり,320 秒間で200g
の氷を溶かしているので
L= (210×320) ÷ 200=336J/g
(4) はじめの40秒間に着目する。
液化の間は
3
温度は一定
Q=mcAT より
∴.co=2.1J/(g・K)
210×40 = 200 cox{0-(-20)}
(5)120-4080 秒間だけ氷を溶かしたので
(210×80) 336=50〔g〕 よって, 残っているのは 200-50 = 150g