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物理 高校生

問3の比熱容量の求め方を教えてください

6:03 R 97 2 熱とエネルギーについて、 問1~問5に答えよ。 金属の比熱容量 (比熱) を調べるために、 次のような実験を行った。 断熱容器に200gの水を入 れて一定時間経過後, 温度を測ると35℃であった。 そこに85℃に熱した100gの金属を入れ 1秒ごとに水の温度を測ったところ、 図1のように38℃で一定となり熱平衡となった。熱の移 動は水と金属との間のみで行われるものとする。 温度(℃) 85 38 35 ・経過時間 熱平衡に達した時間 図1 問1 金属の温度変化として最も適切なものを,次の①~④のうちから一つ選べ。 解答番号は ① 温度(℃) 85 38 35 38 85 温度(℃) ② 温度(℃) 85 38 35 経過時間 熱平衡に達した時間 @ 温度(℃〕 85 38 38 35 35 経過時間 熱平衡に達した時間 5- 経過時間 熱平衡に達した時間 ・経過時間 熱平衡に達した時間 2024KNIA-06-006 科学と人間生活 問2 この実験における金属と水との間の熱の伝わり方の説明として最も適切なものを 次の① ~④のうちから一つ選べ。 解答番号は 2 金属から熱運動が伝わる熱伝導によって水に熱が伝わる。 ② 金属から電磁波が生じる熱放射によって水に熱が伝わる。 金属と水で物質の移動が生じる熱対流によって水に熱が伝わる。 ④ 金属に含まれている熱の素となる物質によって水に熱が伝わる。 問3 この金属の比熱容量として正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。ただし水の比 熱容量を4.2J/ (g・K) とする。 解答番号は 3 。 mext.go.jp プライベート

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⑵②の解説でガスボンベの圧力させると気化が進むのはなぜですか

130 会話文をもとに考察する 次のA君とB君の会話を読み, 下の各問いに答えよ。 A: たしかに。 サウナに入ったときの様子を思い出しながら考えてみよう。 まずサウ B : サウナってそんなに熱いんだね。 そんなに熱いのにどうして火傷しないんだろう。 A: この前サウナに行ったんだけど, 温度計を見たらなんと90℃を示していたんだ。 では人の出入りがある。 そういうときに少しは涼しくなるので, 和らげられている 出た。それもよかったかも。 そして, サウナから出たらすぐにしっかりと水分補給を のかも。 それから, 長時間サウナに入っているのはきついから、僕は15分くらいで した。 A: そうだね。 高温なのに火傷しない理由はほかにありそうだ。 考えてみると、僕がサ B: そういうことは大切だね。 でも,それは直接火傷防止にはつながらないのでは。 ウナに入った目的はたくさん汗をかくことで, 実際にたくさんの汗をかいたよ。 B: そもそも、僕たちはどうして暑いときに汗をかくのだろう。 A: それは, ことで体温を下げられるからだ。 B: そうか。 そのおかげで体温はサウナと同じ90℃にまで上昇しなかったんだ。 でも、もしも90℃のお湯に入ったらすぐに火傷しそうだ。 サウナで90℃なのはお ●湯でなく空気だということも,火傷しないことに関係していそうだけど。 B : そうか、空気は水に比べてイが小さいんだった。だから、身体には 90℃のお 湯に接したときほど熱が伝わってこないんだ。 A: それに,水分が半分以上を占める身体と空気とを比べると,身体のほうがウ が大きいね。だから,身体の温度が上昇するにはよほどの熱が必要になるんだ。 B:いろいろな理由があって,サウナでは火傷しなくて済むんだね。 (1)空欄 ゥに入る最も適切な語を、 それぞれ1つずつ選べ。 ア 1:① 身体の表面が濡れる ② 汗が垂れて熱を奪う ③ 汗が蒸発して熱を奪う : ① 熱の伝わりやすさ ② 熱容量 ③ 断熱性 ウ ① 熱の伝わりやすさ ② 熱容量 ③ 断熱性 イ (2) サウナで火傷しない理由についてのA君とB君の考察から推測できることとして 正しいものをすべて選べ。 ① 注射の前のアルコール消毒では冷たく感じるが,より低温の水で行えばより冷た く感じる。 ② ガスボンベからガスを一気に噴出させると, ボンベが冷たくなる。 ③ 凍ったものを解凍するとき, 空気と同じ温度の水の中に入れるほうが、空気中に 置くより早く解凍できることがある。 ④ サウナの室温と同じ温度の味噌汁で火傷することはない。

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⑶がよく分かりません。初めの実験では棒が傾いてますがそれは考慮しなくていいんですか?

思考 129 与えられた実験結果から新たな結果を予想する 長さ、太さが同じで種類の異なる金属棒2本を接着し、接着点から等距離のところに 同じようにろうそくを1本ずつ接着する。ここへ熱が伝わると、ろうそく下部がとけ ろうそくが倒れる。以下は、金属棒の接着点を加熱したときの様子と、先に倒れたろう そく (結果)を示している。 図のように, 金属棒を傾けて実験を行った。 銅 鉄 銅の上にあるろうそくが 先に倒れる 銅 アルミニウム OT 鉄 アルミニウム アルミニウムの上にあるろうそくが 先に倒れる its メ (1) 同じ種類の金属棒2本を接着して実験をした場合、先にろうそくが倒れるのはどち ら側だと考えられるか。 ①上側 ②下側 ③両側ほぼ同時 X (2) 金属棒を水平にしたときと傾けたときとでろうそくへの熱の伝わり方に違いが生じ る理由として適切なものを1つ選べ。 鉄の上にあるろうそくが 先に倒れる ① 金属棒を傾けると, 熱伝導が起こりやすくなるから。 ② 熱放射は上側に向かってのほうが起こりやすいから。 ③ 空気中の対流によって熱が伝わるから。 (3) 実験の結果をもとに,次のように金属棒を水平にして実験する場合を考える。この とき,先にろうそくが倒れるのはどちらか,それぞれ予想せよ。 アルミニウムウ ウ アルミニウム 立 アルミニウム (4) ここまでの実験結果から,次のような場合にどのような結果が得られるか考える。 このとき,先にろうそくが倒れるのはどちらか,それぞれ予想せよ。 1995 MOS 鉄 アルミニウム A B A

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大門2の(2)の答えは、 8・4×10^2J となっていますが、840Jではないのは何故ですか

T= 2 熱容量と比熱 次の問いに答えよ。 (1)質量 200gの銅製の容器がある。銅の比熱は0.38 J/(g·K) であ る。この容器の熱容量を求めよ。 (2) 水の比熱は4.2 J/(g·K) である。水40gの温度を5.0Kだけ上げ るのに必要な熱量を求めよ。 (3) ある金属片 50g に 450Jの熱量を与えたところ,温度が 10K上 昇した。この金属の比熱を求めよ。 まとめ D 2 (3) 27 る。 t= (1) 76 J/K 温 (2) 8.4× 10J (3) 0.90 J/(g-K) よ 熱量の保存 まとめ E |3 質量200 g,温度 20℃の鉄製の容器に 60 ℃の水50gを入れた。し ばらくして熱平衡になったときの温度を[℃]とする。水の比熱は 4.2 J/(g-K), 鉄の比熱は 0.45 J/(g·K)である。 (1) 水が失った熱量を,tを含む式で表せ。 (2) 容器が得た熱量を, tを含む式で表せ。 (3) 熱の移動は容器と水の間だけで起こるものとする。熱平衡にな ったときの温度を求めよ。 単 (1) 熱 (1) 210(60 - t) [J] 「Q (2) 90(t- 20) [J] 水た 50 (3) 48 ℃ (2)熱 「Q 容 200 [4 熱の伝わり方 次の(1)~(3)の現象は, いずれも熱の伝わり方を示すものである。そ れぞれは,熱伝導, 対流, 熱放射のいずれか答えよ。 (1)寒い部屋でストーブに火をつけ室内全体の空気を温めるとき (2) コップにお湯を入れてコップが温められるとき (3) 日光で道路のアスファルトが熱くなるとき まとめ F (3) 熱 [4 (1) 対流 は 210 (熱伝導 よ ()熱放射 2) (1) 求める熱容量を C(JK] とする。熱容量の式「C = mc」に, 質量 m = 200 g, 比熱c= 0.38 J/(g·K) を代入して C= 200 × 0.38 = 76 J/K (2) 求める熱量をQのとする。熱量の式「Q= mc(T, - T)」に, 質量 m = 40g. 比熱c=D 4.2 J/(g·K), 温度差 T。 -T,= 5.0 Kを代入して Q=D 40 × 4.2 × 5.0 = 840 = 8.4 × 10°J (3) 求める比熱をc(J/(g-K)] とする。 熱量の式「Q = me (T,

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この問題、気体定数をRとする、などどこにも書かれてないんですが、解答には普通にRを使ってました。これは問題の不備ですか? あと、(5)って単位つけないんですか?

記すの目由行程 上 による所分子の連動 0 和際気体分子は有限の大きさをも 魚しで不規則な務動を行ってい2 。 1 が人の分務 と 仙突 しでてから, 吹に別の分放 と符突 するまでの平均離を平均自由行和4 (nm > は 4は球伏であると仮定し。その研二m) > する。他の分子が止まっでいる と仮定すると 図 1にポすように半径の 長さんの円位申に平均 て1個の分子が存在することになる。一方 分手 がA個集まって 1 mol の体積 (me] を形成お るので, を9 4。 AA を用いて表おとニョモ生計 ? (Pa)。絶対温度7[K〕 と =自明 孔いに 1 なる。したがって, 4は圧力 という 関係で結ばれでいる。えは1気圧では 1X10*'m 程度と短いが, 圧力を下げる と長くなる。また, 寺 は分子骨の街天が起こ る哨度を表すが, 1 気圧| 27 の気体について主人算 してみると, 1秒問におょそ 4X10? 回衛突しでいることがわかる』。 気体中に温度の分布があると, 熱は高温側から低温側 の に伝わる。これは, 分子どうしの衝突により 運動エネル キーが交換されるととによる。 こにIで由気体分守によの 蔽伝導を図 2 のように考えでみる。 ある平面へくにおいで 瑞咽から飛び込んでく る分子は。 Aに飛び込む前にはA | か5およそ 】 だけ離れた場所にいたと考えられる 今 図 2 AO圧石において温度が異な り, 平均自由行程ゃ異なることを才委しで 人A54介 [科自由行程 離れんたところの温度を 7 [EK 左側に計上四条信7 0 50則を 7。 (K) とお2。 このと回 8 ] のエネルギーを運んでく る。 上棟にして。提半のAl でる 1 個の分子は 皿⑳⑰ヨのエネルギニを館ん2 上 ド込む分子の数を | 間位面積あたりの分手数を 1/(m 8 人 TP りのェ AI(/(mr.。)) とする と, Aを有人からだ仙骨村 2詳 リルキー 。 (ms)は 9= (3-7X(4⑳ の 財色配を 衝 と災 MUSE Gなぁ

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