【物理基礎】熱容量と比熱についてゼロから理解しよう! - 質問解決D.B.(データベース)

【物理基礎】熱容量と比熱についてゼロから理解しよう!

問題文全文(内容文):

$50g$の水の温度を$20^{ \circ }C$から$60^{ \circ }C$まで上げるのに必要な熱量はいくらか。
ただし、水の比熱は$4.2J/(g・K)$とする。


アルミニウム$40g$に$900J$の熱量を加えたところ、温度が$20^{ \circ }C$から$70^{ \circ }C$まで上昇した。
アルミニウムの比熱を求めよ。


熱容量が$120J/K$の容器に$100g$の水を入れると、全体の温度が$20^{ \circ }C$で一定となった。
ここに、$130^{ \circ }C$に熱した質量$120g$の金属球をいれたところ、全体の温度が$30^{ \circ }C$になった。
この金属球の比熱を求めよ。
ただし、熱は水、容器、金属球の間だけで移動するものとし、水の比熱を$4.2J/(g・K)$とする。
単元: #物理#熱・波・音#理科(高校生)
指導講師: 【ゼロから理解できる】高校数学・物理
問題文全文(内容文):

$50g$の水の温度を$20^{ \circ }C$から$60^{ \circ }C$まで上げるのに必要な熱量はいくらか。
ただし、水の比熱は$4.2J/(g・K)$とする。


アルミニウム$40g$に$900J$の熱量を加えたところ、温度が$20^{ \circ }C$から$70^{ \circ }C$まで上昇した。
アルミニウムの比熱を求めよ。


熱容量が$120J/K$の容器に$100g$の水を入れると、全体の温度が$20^{ \circ }C$で一定となった。
ここに、$130^{ \circ }C$に熱した質量$120g$の金属球をいれたところ、全体の温度が$30^{ \circ }C$になった。
この金属球の比熱を求めよ。
ただし、熱は水、容器、金属球の間だけで移動するものとし、水の比熱を$4.2J/(g・K)$とする。
投稿日:2023.09.26

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<実験1>

(1)電熱線A~Cの3種類それぞれについて、
図1のように、電源装置と電熱線、電流計、 電圧計をつなぎ、電圧をいろいろに変えたときの
電熱線に流れる電流を測定した。

(2)図2は、ある電熱線で実験しているときの電流計のようすである。

(3)電熱線A~Cについて、電圧と電流の関係をグラフにしたところ、図3のようになった。

(4)電熱線AとCを直列につなぎ、$60V$の電圧を加えたとき、電流計の指針は$2A$を示した。

<実験2>

(1)抵抗の大きさが同じである抵抗D~Gを使って、図4、図5の回路をつくった。
図4、図5では、電源の電圧は同じである。

(2)図4、図5の回路に電流を流し、図5の回路のP点を流れる電流の大きさをはかったところ、
$x A$であった。

①図2の電流計が示している電流の大きさを読みとりなさい。
解答には単位も記号で書きなさい。

②実験1の(3)の結果から考えて、電熱線Aの抵抗の大きさと電熱線Cの抵抗の大きさの比を、
最も簡単な整数の比で求めなさい。

③実験1の結果から考えて、電熱線AとBを直列につなぎ、54Vの電源につないだとき、
電流計に流れる電流の大きさは何$A$か求めなさい。

④実験2の図4で、抵抗Dを流れている電流の大きさとして
最も適切なものを次のア~エから一つ選びなさい。

ア→$0.25x A$
イ→$0.5x A$
ウ→$x A$
エ→$2x A$

図は動画内参照
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