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練習4
(5)は、熱量保存則『得た熱量＝失った熱量』より、
(3)=(4)で解けますよ
ありがとうございます！
(1)－20℃の氷が溶け始めるまでの時間を求めなさい
すなわち、－20℃の氷が0℃の氷になるまでの時間を求めなさい。
この時間をt[s]とする。
問題文より、1秒あたり300[J]の熱量を与えているからt[s]では、300t[J]の熱量を与えている
ことになる。
で、この熱量は－20℃の氷と－20℃の熱容量80J/Kの容器の温度上昇に使われる。
－20℃の氷が0℃になるのに必要な熱量は、Q=mcΔTより、
200×2.0×{0－(－20)}=200×2.0×20=8.0×10^3[J]
－20℃の熱容量80J/Kの容器が0℃になるのに必要な熱量は、Q=CΔTより、
80×{0－(－20)}=1.6×10^3[J]
よって、300t=8.0×10^3+1.6×10^3
t=32秒
(2)融解熱[J/g]とは、１gの物質の状態を融解するのに必要な熱量である。
問題文より、融解するのに220秒かかったことがわかる。
この間、氷に与えられた熱量を求める。
問題文より、1秒あたり300[J]の熱量を与えているから220[s]では、
300[J]×220=6.60×10^4[J]
この熱量が200gの氷の融解に使われたのだから、氷の融解熱[J/g]、すなわち１gの固体の
氷を融解するのに必要な熱量は、
6.60×10^4[J]÷200=330[J]
分からなければ質問してください
以上より、錫の融解熱は57[J/g]
最後の１文不要です。
練習5
解答が複数枚に分かれます。
基礎事項
言葉の意味から
比熱[J/(g・K)]…１gの物質の温度を1K変化させるのに必要な熱量
融解熱[J/g]…１gの物質の状態を融解するのに必要な熱量
今回は出てきていませんが、
蒸発熱[J/g]…１gの物質の状態を蒸発するのに必要な熱量
熱容量[J/K]…物体の温度を1K変化させるのに必要な熱量
使う公式
比熱c[J/(g・K)]とは、１gの物質の温度を1K変化させるのに必要な熱量であるから、
m[g]の物質の温度を1K変化させるのに必要な熱量は、mcと表せる
また、比熱の意味から、m[g]の物質の温度をT[K]変化させるのに必要な熱量は、mcTと表せる
すなわち、熱量をQとすると、『Q=mcΔT』である。
また、熱容量C[J/K]とは物体の温度を1K変化させるのに必要な熱量であるから、物体の温度をT[K]変化させるのに必要な熱量Qは、『Q=CΔT』とあらわせる。
まとめると、『Q=mcΔT=CΔT (Qは熱量、mは質量、cは比熱、Cは熱容量、Tは温度』
また、融解熱[J/g]とは、１gの物質の状態を融解するのに必要な熱量であるから、m[g]の物質を融解するのに必要な熱量
は、m×融解熱で求まる。
また、蒸発熱[J/g]とは、１gの物質の状態を蒸発するのに必要な熱量であるから、m[g]の物質を蒸発するのに必要な熱量
は、m×蒸発熱で求まる。
熱量保存則がある。この法則とは、『得た熱量＝失った熱量』になる、という法則である。
＜－20℃の氷から120℃の水蒸気になるまでの過程＞ 図参照
①－20℃の氷は0℃の氷になる。
②0℃の氷は0℃の水になる。 ←融解ですよね
③0℃の水は100℃の水になる。
④100℃の水は100℃の水蒸気になる。 ←蒸発ですよね
⑤100℃の水蒸気は120℃の水蒸気になる。