問3 緑茶をおいしく飲むためには，60 ℃程度の湯を用いるとよいと言われている。…
問1 ～問4 に答えよ。
問3 緑茶をおいしく飲むためには，60 ℃程度の湯を用いるとよいと言われている。水を 100 ℃に沸騰させてから冷めるのを待っていると時間がかかるので，100 ℃の湯500 g に， 20 ℃の水を加えて60 ℃にすることにした。20 ℃の水は何g 必要か。次の1 ～4 のうちか ら一つ選べ。ただし，熱は水や湯から外部に逃げることはないものとする。
- 1 200500×40＝200×40 とはならず、熱量がつりあいません。
- 2 300湯が失う熱量と水が得る熱量がつりあいません。
- 3 400下がる温度と上がる温度が同じ40 Kであることと合いません。
- 4 500500×(100－60)＝500×(60－20) となり、熱量がつりあいます。
解説
正解は4の500 gです。熱が外部に逃げないので、湯が失った熱量と水が得た熱量は等しくなります。100 ℃の湯500 gは60 ℃まで40 K下がり、20 ℃の水は60 ℃まで40 K上がります。下がる温度と上がる温度が同じ40 Kなので、必要な水の質量は湯と同じ500 gです。式で書くと 500×(100－60)＝x×(60－20) となり、x＝500 gと求められます。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00009.htm）を加工して作成