問3 氷の比熱は2.1 J/(g・K)である。-20 ℃の氷100 g を0 ℃…
(1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する) 熱の性質とその利用について,問1 ~問5 に答えよ。 温度が-20 ℃の氷100 g に対して,一定の熱量を加 え続ける実験を行った。図は,加えた熱量とそのときの 温度を表したものである。ただし,加えた熱量はすべて 氷および水に伝わり,それ以外の物体には伝わらないも のとする。
問3 氷の比熱は2.1 J/(g・K)である。-20 ℃の氷100 g を0 ℃の氷にするまでに加えた熱量 として正しいものを,次の1 ~4 のうちから一つ選べ。
- 1 1050 J温度変化を5Kとした場合などに出る値です。差は20Kです。
- 2 2100 J2.1×100×10のように、温度変化を半分にした場合に出る値です。
- 3 4200 J2.1×100×20=4200Jとなります。
- 4 8400 J温度変化を40Kとした場合の値です。マイナス20℃から0℃までは20Kです。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は3です。必要な熱量は、比熱×質量×温度変化で求めます。氷の比熱2.1J毎グラム毎ケルビン、質量100g、温度変化はマイナス20℃から0℃までの20Kなので、2.1×100×20を計算して4200Jとなります。ここでは氷のまま温度を上げているだけなので、とけるときに必要な熱(融解熱)は考えません。
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