問3 管の中に2．5 g の水を入れ，管に巻きつけたひもで管の側面をこすり続けた…
（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3 管の中に2．5 g の水を入れ，管に巻きつけたひもで管の側面をこすり続けたところ，管と， 管の中の水の温度が共に25 ℃であった状態から65 ℃になった。このとき，1 g の水の温 度を1 K 上昇させるのに必要な熱量を4．2 J とすると，水が得た熱量として最も適切なもの を，次の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 683 J温度差を65として計算した場合などに出る値です。差は65から25を引いた40です。
- 2 420 J4.2×2.5×40＝420Jとなります。
- 3 273 J質量や温度差の取り方を誤ると出てくる値で、与えられた数値とは合いません。
- 4 100 J比熱をかけ忘れた場合などに出る値です。1gあたりの熱量に質量と温度差の両方をかけます。
解説
正解は2です。必要な熱量は、比熱×質量×温度変化で求められます。水は2.5g、温度変化は65℃から25℃を引いて40K、比熱は4.2J毎グラム毎ケルビンなので、4.2×2.5×40を計算して420Jとなります。温度の変化は、セ氏でもケルビンでも目盛りの幅が同じなので、差をそのまま使える点も押さえておきましょう。
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