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38期生 1年物理基礎 熱分野 No34'
熱と温度 補足練習プリント
1 あらい水平面上で, 質量 3.0kgの物体に水平右向
きに 2.0m/s の初速度を与えたところ, 1.0m直進し
て静止した。この間に, 水平面と物体との間の摩擦
によって摩擦熱が発生した。
3.0kg
-2.0m/s
(1) 動摩擦力がする仕事により, 物体の運動エネルギーは減少する。 その減少分がすべて
摩擦熱に変わったとすると, 発生した摩擦熱は何Jか。
(1) 水の運動エネルギーは、 落下によって何J増えたか。
1.0 m
(2) (1)で求めた摩擦熱の80%が物体の温度上昇に使われたとすると, 物体の温度は何K上
がるか。 ただし, 物体の比熱を 0.10J/(g・K) とする。
2 質量 1.0 × 103kg の水が 1.0×102m落下した。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2, 水の
比熱を 4.2J/(g・K)として,次の問いに答えよ。
0m/s
ア. 激しくなる
(2) 落下によって増えた水の運動エネルギーがすべて熱に変わり, 水の温度上昇に使われ
るとする。
イ. 変わらない。
① 落下後の水の温度は, 落下前と比較して何K上昇するか｡ 有効数字 2 桁で求めよ。
(2) 思考・判断 落下後の水分子の平均の熱運動は、 落下前と比較してどうなるか。
次のア~ウから選べ。
ウ. おだやかになる。
3
熱容量 110J/K, 質量125gのアルミニウム製の鍋に水が入っている。 アルミニウム製の鍋
鍋と水の温度は等しく, 鍋と水の熱容量の和は740J/K, 水の比熱は
4.20J/(g・K)である。 電熱器で毎秒 400J の熱を加えると, その熱量の
60.0%が鍋と水に吸収され, 鍋と水の温度は等しく上昇した。
(1) 鍋に入っている水の質量はいくらか。
(2) アルミニウムの比熱はいくらか。
(3) 1s間に鍋と水に吸収された熱量の和はいくらか。
(4) (3)の熱量のうち、 水に吸収された熱量は何%か。 有効数字2桁で答えよ。
(5) 鍋と水に吸収された熱が逃げなかったとすると, 鍋と水の温度が60.0K だけ上がる
のに要する時間は何sか。
【解答】 1: (1) 6.0J
水
電熱器
(2) 1.6 x 10-2K
2: (1) 9.8 x 105J (2) ① 0.23K
3: (1) 150g (2) 0.880J/(g.K)
② ア
(3) 240J
(4) 85% (5) 185s
