問5 容器と液体の組合せを変えて最初の温度をそろえ発電機を10 分間動かして実験…
（1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する） 熱とエネルギーについて，問1 ～問5 に答えよ。 図のような水を落として発電機の中にあるタービン（羽根車）を回して発電する装置を作った。 その装置により発電した電気を電熱線に通して容器と中の液体を温める実験を行った。温める液 体は表1 のような水，海水，オリーブオイルの3 種類とし，質量はすべて200 g である。容器は 表2 のようなプラスチックとステンレスの2 種類とし，質量はすべて250 g である。発電機を動 かす水は常に追加して一定量を保ち，実験中の容器には断熱材を巻き，電熱線の発熱量はすべて 液体に伝わるように工夫した。それぞれの実験をはじめるときには容器・液体ともに室温と同じ ものを用いた。 発電機 ⇄ 発電機を動かすための水 温める液体 （水または海水または オリーブオイル） 容器 （プラスチックまたはステンレス） 電熱線 断熱材 図 表1 表2 熱伝導率は大きいほど熱が伝わりやすい。
問5 容器と液体の組合せを変えて最初の温度をそろえ発電機を10 分間動かして実験を行っ た。その直後，容器のまわりの断熱材を外して容器をすぐに手で触れたとき，一番熱いと感 じる組合せとして最も適切なものを，次の1 ～6 のうちから一つ選べ。
| 液 体 | 比熱容量（比熱） |
|---|---|
| 水 | 4．2 J/（g・K） |
| 海 水 | 3．9 J/（g・K） |
| オリーブオイル | 2．0 J/（g・K） |
| 容 器 | 熱伝導率 | 比熱容量（比熱） |
|---|---|---|
| プラスチック | 0．2 W/（m・K） | 1．5 J/（g・K） |
| ステンレス | 84 W/（m・K） | 0．46 J/（g・K） |
- 1 容器：プラスチック 液体：水水は比熱容量が最も大きく温度が上がりにくいうえ、プラスチックは熱を伝えにくい容器です。
- 2 容器：プラスチック 液体：海水海水はオリーブオイルより比熱容量が大きく、プラスチックは熱を表面まで伝えにくい容器です。
- 3 容器：プラスチック 液体：オリーブオイル液体は最も温度が上がりやすいのですが、プラスチックは熱伝導率が小さく表面まで熱が伝わりません。
- 4 容器：ステンレス 液体：水容器は熱を伝えやすいのですが、水は比熱容量が最も大きいため温度が上がりにくくなります。
- 5 容器：ステンレス 液体：海水海水はオリーブオイルより比熱容量が大きいので、同じ熱量では温度の上がり方が小さくなります。
- 6 容器：ステンレス 液体：オリーブオイル比熱容量が最も小さいオリーブオイルとステンレスの組合せで温度が最も上がり、熱も表面まで速く伝わります。
解説
正解は6です。電熱線が出す熱の量はどの実験でも同じですから、温まり方の違いは比熱容量で決まります。比熱容量が小さいほど、同じ熱量でも温度が大きく上がります。液体では表1のとおりオリーブオイルが2.0で最も小さく、容器では表2のとおりステンレスが0.46でプラスチックより小さくなっています。さらにステンレスは熱伝導率が84と非常に大きく、内部の熱が容器の表面まですばやく伝わります。したがってステンレスの容器にオリーブオイルを入れた組合せが最も熱く感じられます。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00018.htm）を加工して作成