Question

ふみ

なぜこの問題ですぐに0度になるとわかるんですか？

130
熱
gom 44 比熱·熱容量
電力 600 Wのヒーターを内蔵した容器がある。この中に200gの氷
を入れたところ,氷と容器全体の温度は一様に一15 ℃になった(図
1)。容器の熱は外に逃げないとし,ヒーターの熱容量は無視でき,水
の比熱は4.2 J/g·Kとする。スイッチを入れて加熱し続けたところ,
高温物
(4)ある
ECT
全体の温度は図2のようにA→B→C→D と変化した。
の 氷の融解熱はいくらか。
) 容器の熱容量Cはいくらか。また, 氷の比熱 cr はいくらか。
水と容器全体の温度が50℃になったところでスイッチを切り, その
中に一10℃, 90gの銅の塊を入れたところ, 十分な時間がたった後
BC
こ。
融
BC
熱は
全体の温度は47.7 ℃ になった。
(2) C
) 銅の比熱cはいくらか。有効数字2けたで答えよ。
X)初めの状態(図1)でスイッチを切り, 80℃, 500gの銅の塊を入
れると,やがてどのようになるか。
(金沢工大+東北大)
温度(C)
氷
50
D
与
ヒーター
B
0
スイッチ
-15
A
0 12
124
199
図1
時間 )
図2
Level(1)~(3) ★ (4)★
Point & Hint 固体が液体になるときなど,固体·液体·気体間の状態
化が起こっているときは, 温度は一定に保たれる。BC間で氷が水になって
る。物体の質量をm, 比熱をcとすると, 温度を4T だけ上げるのに必要な熱
Qは Q= mc4T と表される。mc の部分が熱容量である。

600×(124-12) = 6.72× 10' (J)
この熱量により200 g の氷が完全にとけているから,
BC間は0℃のままなので、容器は全く熱を吸収していないことに注意。
) BCI
6.72× 10- 200 = 336 (J/g)
融解熱は
Bく(W)=(J/S)
は水をとかすためだけに使われている
2) CD間に注目する。加えた熱量は
この熱量により0℃ の水と容器が 50℃まで上昇しているので
4.5×10 = 200 × 4.2× 50 + C×50
600×(199- 124) = 4.5×10' (J
水が得た分
容器が得た分
: C= 60 (J/K)
次に,AB 間に注目する。氷と容器が15℃上昇しているので
600×(12-0)=200×ci×15 + 60×15
: Ci=2.1 (J/g-K)
氷が得た分
容器が得た分
加えた熱量
13) 水と容器が熱量を失い,その分が銅に
10℃
銅
与えられたので
200×4.2×(50-47.7)
+60×(50 -47.7)
47.7℃
50℃
= 90× Cx×{47.7-(-10)}
Cx=0.398…3D0.40 [J/g·K]
/なん20℃とかかるん??
(4) 銅がQでになるまでに出せる熱量は 500×0.40×80=16000 [J] 一方、
-15℃の氷と容器が0℃になるまでに必要な熱量は, AB間と同じで、600
*小をとかすのに使えることがわかる。とける分は 8800-836=26 [g)
結局,温度は0℃で水 26g と氷174gになる。
212=7200 [J) つまり, 0℃に達することができ, 16000-7200=8800 [J]
F格