問3 100 g の水を入れた熱量計に，ある温度に熱した金属を入れ，熱平衡になっ…
問1 ～問4 に答えよ。
問3 100 g の水を入れた熱量計に，ある温度に熱した金属を入れ，熱平衡になったときの温度 を測定し，金属の温度変化と水の温度変化から金属の比熱（比熱容量）を求める実験を計画し 行った。しかし，実験の結果から求めた金属の比熱の値は，文献の値よりも大きくなってし まった。この原因の一つに水の質量が100 g でなかったことが考えられる。金属の比熱の値 が大きくなってしまった理由として考えられる水の温度変化を，水の質量と関連づけた説明 として最も適切なものはどれか。次の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 熱量計に入れた水の質量が100 g より大きかったので，水の温度変化が大きくなった。水が多ければ温度変化は小さくなります。組合せが合っていません。
- 2 熱量計に入れた水の質量が100 g より大きかったので，水の温度変化が小さくなった。水が多く温度変化が小さいと、計算で求める金属の比熱は小さく出ます。
- 3 熱量計に入れた水の質量が100 g より小さかったので，水の温度変化が大きくなった。水が少ないと温度変化が大きくなり、金属の比熱を大きく見積もってしまいます。
- 4 熱量計に入れた水の質量が100 g より小さかったので，水の温度変化が小さくなった。水が少なければ温度変化は大きくなります。組合せが合っていません。
解説
正解は3です。金属が失った熱量と水が得た熱量は等しくなります。水の得た熱量は、水の比熱×水の質量×水の温度変化で求めます。実験で水の質量を100gとして計算したのに、実際の水がそれより少なかったとすると、同じ熱量でも温度変化は大きくなります。その大きな温度変化をもとに計算すると、金属の比熱は本当の値より大きく出てしまいます。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00001.htm）を加工して作成