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物理 高校生

高校一年の物理基礎で応用レポートを出されました。 物理の熱の単元です。 自分、物理が苦手で全然出来ずお手上げ状態です。 何もかもが分からないので他人事感は否めないですが解法を教えてくれたら嬉しいです。

3. 質量 Mo[g] の銅製容器に、 Mi[g] の水とM[g] の金属球を入れ、 断熱容器に入れてしばらく放置する。中には ヒーターが備えられており、 毎秒q [J] の熱量を加えることができる。 熱をt [s] 間加え続けると、水温は [°C] から T2[℃] に上昇し、 一定となった。 金属球の比熱を求めよ。 ただし、 銅の比熱を 0.39J/(gK), 水の比熱を4.2J/(g・K)とし、 回答の過程も記入せよ。 4. 熱容量 CHの高温物体を、 熱容量 Cの低温物体に接触させて熱平衡の状態にすることで、 高温物体の温度を下げることを考える。 接触させる前の2つの物体の温度をそれぞれ TH Trとし、 接触後の高温物体と低温物体の温度をTとする。 (1) 接触させる前の低温物体の温度が低いほど、高温物体の温度はより低下することを、式を用いて説明せよ。 (2) 低温物体の熱容量が大きいほど、高温物体の温度はより低下することを、式を用いて説明せよ。 AU: 5. 次の操作を行ったとき、以下の気体に与えられる熱量 Qim 気体の内部エネルギーAU、気体がする 仕事 Wout において、 正の値のものは 「+」、 負の値のものは 「-」、変わらないものは「0」と答えよ。 A : 断熱材でできたピストン付シリンダーのピストン上部に、 おもりをのせたときのシリンダー内の気体 B : 滑らかに動くピストンで区切られて密閉された容器内で、 片方の空間Aに熱を加えたときの空間Bの気体 (素材はすべて断熱材でできているとする)。 A Qin: 問A Wout: B Qin : B 式: AU: A 式: + Wout: B

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(3)以降の問題が分からないです。 計算式も含め教えていただきたいです!

[4] 次の問いに答えなさい。 (P100~101 参照) 金属球の正体を知るために、比熱容量を測定することにした。 はじめに, 金属球 (試料) の質量と銅製容器の質量を 測ると,それぞれ 10.0g と 40.0g であった。 図のように, 銅製容器を断熱材で囲み、 中に 75.0gの水を入れ温度を 測定すると, 25.0°C であった。 この中に, 沸騰した水 100℃の中に入れて十分時間がたった金属球を入れると,やが て全体の温度が27.0°C となった。 主な金属の比熱容量は J/(g・K)の単位で下表のようにわかっており, 水の比熱容 量は 4.2 J/(g・K)である。 (1) 水が得た熱量はいくらか。 次のア~エの中から選び答えなさい。 ア: 3.1 x 102 イ : 6.3 x 102 ウ : 8.6 × 102 工: 11.3×102 (2) 銅製容器の熱容量はいくらか。 (3) 銅製容器が得た熱量はいくらか。 (4) 金属球の比熱容量をxJ/(g・K)とするとき, 金属球の失った熱量はいくらか。 (5) 金属球の比熱容量をx J/(g・K)とするとき, 熱量の保存の式を立てなさい。 ※比熱の数値ではなく、式を立てるようにすること。 (6) この金属球は表中の金属のうち何であったか。 名称を答えなさい。 金属試料 銅製容器 金属名 銀 銅 亜鉛 鉄 アルミニウム 27.0 °C 断熱材 比熱容量 0.24 0.38 0.39 0.45 0.90

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(3)以降の問題が分からないです。 計算式も含め教えていただきたいです!

[4] 次の問いに答えなさい。 (P100~101 参照) 金属球の正体を知るために、比熱容量を測定することにした。 はじめに, 金属球 (試料) の質量と銅製容器の質量を 測ると,それぞれ 10.0g と 40.0g であった。 図のように, 銅製容器を断熱材で囲み、 中に 75.0gの水を入れ温度を 測定すると, 25.0°C であった。 この中に, 沸騰した水 100℃の中に入れて十分時間がたった金属球を入れると,やが て全体の温度が27.0°C となった。 主な金属の比熱容量は J/(g・K)の単位で下表のようにわかっており, 水の比熱容 量は 4.2 J/(g・K)である。 (1) 水が得た熱量はいくらか。 次のア~エの中から選び答えなさい。 ア: 3.1 x 102 イ : 6.3 x 102 ウ : 8.6 × 102 工: 11.3×102 (2) 銅製容器の熱容量はいくらか。 (3) 銅製容器が得た熱量はいくらか。 (4) 金属球の比熱容量をxJ/(g・K)とするとき, 金属球の失った熱量はいくらか。 (5) 金属球の比熱容量をx J/(g・K)とするとき, 熱量の保存の式を立てなさい。 ※比熱の数値ではなく、式を立てるようにすること。 (6) この金属球は表中の金属のうち何であったか。 名称を答えなさい。 金属試料 銅製容器 金属名 銀 銅 亜鉛 鉄 アルミニウム 27.0 °C 断熱材 比熱容量 0.24 0.38 0.39 0.45 0.90

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至急⚠️明日がテストなのにこのプリントの全て分かりません💦💦 高校1年生物理 エネルギーと熱の単元です 途中式が分からないので途中式を見せて欲しいです🙇🏻‍♀️՞

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

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(1)で、なんで氷から水蒸気ではなく水のところだけを考えるんですか??

発展例題11 氷の比熱 質量 400gの氷を熱容量120 JKの容器に入れ, 容器に組みこんだヒーターで熱すると,全体の温度 は図のように変化した。 熱は一定の割合で供給され, すべて容器と容器内の物質が吸収したとし水や氷 の水蒸気への変化は無視できるものとする。 また, 水の比熱を4.2J/(gK) とする。 DN (1) ヒーターが供給する熱量は毎秒何Jか。 (2) 氷1gを融解させるのに必要な熱量は何Jか。 指針 (1) 254s 以降の区間では、 氷はす べて水に変化している。 水と容器の温度上昇に 必要な熱量から、ヒーターが毎秒供給する熱量 を求める。 (2) 温度が一定の区間 (32~254s) では, 供給さ れた熱量はすべて氷の融解に使われる。 これか ら, 氷1gの融解に必要な熱量を求める。 (3) 氷と容器の温度が上昇する区間 (0~32s) で, 温度上昇に必要な熱量から, 氷の比熱を求める。 解説 (1) 水と容器をあわせた熱容量は, 400×4.2+120=1.8×10°J/K 254~314sの間に供給された熱量で, 水と容器 の温度が0℃から20℃まで上昇するので, ヒー ターが毎秒供給する熱量を Q〔J〕 とすると, 温度(°C] 20 --- 0 /32 254 314 時間 [s] * 30 -20 WHO aflε-E (2) 04 (3) 氷の比熱は何J/ (g・K) か。 発展問題 (18×103)×(20-0) =Qx (314-254) * BLACO 4,001 がい Q=6.0×102 J (2) 32~254sの間に氷はすべて融解した。 氷1g P を融解させるのに必要な熱量をx〔J〕 とすると, 400×x=(6.0×102)×(254-32) x =3.33×102J 3.3×102J (3) 氷の比熱をc[J/(g・K)] とすると, 氷と容器 をあわせた熱容量は, 400×c+120[J/K] 0~32sの間に供給された熱量で, 氷と容器の 温度が-20℃から 0℃まで上昇するので, (400Xc+120) ×{0-(-20)} =(6.0×10²) x (32-0) c=2.1J/(g・K)

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