問1 この実験で，ひもで管の側面を強くこすったとき，管の温度が上昇したことを説明…
（1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する） 熱について，問1 ～問5 に答えよ。 図のように，下端を閉じた銅製の管の中に少量の水を入れて台に固定した木材に差し込み，管 に巻きつけた太くて軽いひもの両端を人の手で交互に引いて，管の側面を強くこすると管と管の 中に入れた水の温度が上昇した。 管を差し込む木材 木材を台に固定する器具 （少量の水が入っている） 図
問1 この実験で，ひもで管の側面を強くこすったとき，管の温度が上昇したことを説明する文 として最も適切なものを，次の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 管からひもに熱が伝わった。温度が上がったのは管です。管からひもへ熱が移ったのなら、管は冷えてしまいます。
- 2 管が電磁波として熱を吸収した。電磁波を当てたわけではありません。ここで起きているのは摩擦による発熱です。
- 3 ひもの位置エネルギーが熱に変換された。ひもは高いところから落ちていません。位置エネルギーは関係しません。
- 4 管にされた仕事が熱に変わった。摩擦にさからってひもが管にした仕事が、熱に変わって温度を上げています。
解説
正解は4です。ひもで管の側面をこすると、摩擦にさからってひもが管に仕事をします。その仕事が熱に変わって管の温度が上がります。熱は外から流れ込んだのではなく、力学的な仕事から生まれたものです。この関係を調べたのがジュールの実験で、仕事と熱が同じエネルギーの形であることを示しました。エネルギーは形を変えても全体の量は保たれます。
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