理科ラボ

物理基礎|熱(1)熱と温度

「温度」と「熱量」は、別の量

この教材のために作ったオリジナル問題です。

答えを選ぶと、正解とわけが出ます。図の問題は、答えたあとに図が動いて確かめられます。

問1選んで答える

水 300 g を 15 ℃ から 35 ℃ まで温めるのに必要な熱量は?(水の比熱 4.2 J/(g·K))

答えと解説

正解:2.5×10⁴ J

Q = mcΔT = 300 × 4.2 × 20 = 25200 J ≒ 2.5×10⁴ J。

問2選んで答える

鉄 200 g(比熱 0.45 J/(g·K))に 1800 J の熱量を加えた。温度は何 K 上がる?

答えと解説

正解:20 K

ΔT = Q ÷ (mc) = 1800 ÷ (200 × 0.45) = 1800 ÷ 90 = 20 K。

問3選んで答える

同じ質量の水と鉄に、同じ熱量を加えた。温度上昇が大きいのは?(比熱:水 4.2、鉄 0.45)

答えと解説

正解:鉄

ΔT = Q ÷ (mc)。比熱の小さい鉄の方が、約 9 倍大きく温度が上がる。

問4選んで答える

27 ℃ を絶対温度で表すと?

答えと解説

正解:300 K

T = t + 273 = 27 + 273 = 300 K。

問5考えてから見る

「温度」と「熱量」のちがいを説明しよう。

答えと解説

温度は粒子の熱運動のはげしさを表す状態の量(℃ や K)。熱量は、温度の高い物体から低い物体へ移るエネルギーの量(J)で、質量や比熱にも比例する。温度が低くても、質量が大きければ熱量は多い。

自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう

  • 温度は粒子の運動のはげしさ(状態)と書いている
  • 熱量は移動するエネルギーの量(J)で、質量にもよると書いている