問4 次の文中の ウ , エ に入る語句の組合せとして正しいものを,下の1 ~4…
(1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する) 熱の性質とエネルギーについて,問1 ~問5 に答えよ。 図1 のように,質量と大きさが等しい2 種類のボールAとボールBを,同じ高さから落下させ て床で跳ね返らせると,ボールAはよく弾み,ボールBはほとんど弾まなかった。ただし,空気 抵抗の影響はないものとする。 ボールB ボールA 図1 図1 で落下させた2 種類のボールを図2 のように木材に固定し,それぞれをハンマーでたたく 実験を行ったところ,ボールAはハンマーの跳ね返りが大きく,ボールBはハンマーの跳ね返り が小さかった。 それぞれのボールをハンマーで50 回ずつたたいたとき,ボールAの温度はほとんど変化しな かったがボールBの温度はたたき始める前より高くなった。ただし,ボールAとボールBの比熱 (比熱容量)は等しいものとする。 木材 ボールB ボールA 図2
問4 次の文中の ウ , エ に入る語句の組合せとして正しいものを,下の1 ~4 のう ちから一つ選べ。
物体から物体へ熱が移動すると,物体の温度は上がったり下がったりする。また,物体に 仕事をしたりされたりすることで,熱の移動と同様に物体の温度を上げたり下げたりするこ とができる。イギリスの科学者ジュールは,力学的エネルギーと熱エネルギーとの関係を実 験で確かめ,物体にする仕事の量と物体が得る ウ が比例することを明らかにした。現 在では, エ の水の温度を1 K 上昇させるのに必要な ウ に相当する仕事の量 は,約4.2 J であることがわかっている。
- 1 ウ:熱容量 エ:1 g仕事に比例するのは熱量で、熱容量は物体ごとに決まる別の量です。
- 2 ウ:熱容量 エ:100 g量の名前も、水の質量も当てはまりません。
- 3 ウ:熱量 エ:1 g仕事に比例するのは熱量で、水1 gを1 K上げるのに約4.2 Jが必要です。
- 4 ウ:熱量 エ:100 g熱量は正しいものの、4.2 Jに対応するのは水1 g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。仕事の量に比例するのは、物体が得る熱の量、すなわち熱量です。熱容量は物体全体の温度を1 K上げるのに必要な熱量を表す別の量なので当てはまりません。また水1 gの温度を1 K上げるのに必要な熱量は約4.2 Jで、この値を熱の仕事当量といいます。水の比熱が約4.2 J毎グラム毎ケルビンであることと同じ意味になります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00011.htm)を加工して作成