問1選んで答える
おもりが落ちて羽根車を回し、2100 J の仕事が全部 水 50 g の熱になった。水の温度は何 K 上がる？（水の比熱 4.2 J/(g·K)）
答えと解説
正解：10 K
W ＝ Q ＝ 2100 J。ΔT ＝ Q ÷ (mc) ＝ 2100 ÷ (50 × 4.2) ＝ 10 K。
物理基礎｜熱（3）熱と仕事
仕事は全部 熱にできるが、熱は全部 仕事にできない
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。
0 / 5 問
問2選んで答える
気体に 200 J の熱を与えたところ、気体は外に 50 J の仕事をした。内部エネルギーの増加は？
答えと解説
正解：150 J
Q ＝ ΔU ＋ W より ΔU ＝ 200 − 50 ＝ 150 J。
問3選んで答える
熱機関が高温の熱源から 2000 J の熱を受け取り、低温の熱源に 1500 J を捨てた。熱効率は？
答えと解説
正解：25%
仕事 W ＝ Q₁ − Q₂ ＝ 2000 − 1500 ＝ 500 J。e ＝ 500 ÷ 2000 ＝ 0.25 ＝ 25%。
問4選んで答える
熱効率 40% の熱機関が 1200 J の仕事をした。高温の熱源から受け取った熱は？
答えと解説
正解：3000 J
Q₁ ＝ W ÷ e ＝ 1200 ÷ 0.40 ＝ 3000 J（捨てた熱は 1800 J）。
問5考えてから見る
「エネルギーは保存されるのに、熱を全部 仕事に変える熱機関は作れない」のはなぜか説明しよう。
答えと解説
エネルギーの量が保存される（第一法則）ことと、変換に向きがある（第二法則）ことは別のきまり。乱雑な粒子の運動（熱）を全部そろえて一方向の仕事にすることはできず、熱機関は受け取った熱の一部を必ず低温側に捨てる。だから熱効率は 100% にならない。
自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう
- 量の保存（第一法則）と変換の向き（第二法則）は別だと書いている
- 熱の一部は必ず低温側に捨てられると書いている