ソクマル高卒認定(科学と人間生活)

問2 次の文中の ウ , エ に当てはまる語句の組合せとして最も適切なものを,下…

(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。 夏の気温の高い日には,アスファルトで覆われた道路の表面は50 ℃から65 ℃程度になる。 図1 は,涼をとるために,江戸時代から庶民の間でも親しまれていた「打ち水」と呼ばれる習慣を 行っている様子を表している。「打ち水」は,日差しであたためられた高い温度の地面に地面より 低い温度の水が触れることで地面の温度を下げる効果がある。また,地面であたためられた水が 蒸発して周囲の温度を下げる効果もある。 図1 図2 のように,容器の底に温度65 ℃にあたためた質量1 kg の板状のアスファルトを置いて, ペットボトルから水を注いだ。ペットボトルの中の水の温度は室温と等しく21 ℃であった。こ の状態から十分に時間を経過させたところ,板状のアスファルトと水の温度はともに32 ℃に なった。ペットボトルを満たしていた水の質量を1 kg,アスファルトの比熱容量(比熱)を 0.92 J/(g・K),水の比熱容量(比熱)を4.2 J/(g・K)とし,ペットボトルから容器に水を注ぐ間に 水の温度は変化せず,熱の移動は板状のアスファルトと水の間だけで行われるものとする。 ペットボトル 板状のアスファルト 容器 図2
問2 次の文中の ウ , エ に当てはまる語句の組合せとして最も適切なものを,下の 1 ~8 のうちから一つ選べ。
水の比熱容量はアスファルトの比熱容量の4.6 倍であることから,水はアスファルトより も ウ ことがわかる。また,21 ℃の水と65 ℃のアスファルトがともに32 ℃になると き,水の温度変化はアスファルトの温度変化の1/3 倍である。したがって,注いだ水の量は ペットボトルに入った水の約 エ 分である。
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8です。比熱容量が大きいということは、同じ質量で同じだけ温度を上げるのにより多くの熱が必要だということなので、水はアスファルトよりあたたまりにくくなります。また熱量は質量と比熱容量と温度変化の積で決まります。移動する熱量が等しいことから、水の質量はアスファルトの質量の、4.6と3の積の逆数にあたる約0.07倍となり、ペットボトル約0.65本分になります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00019.htm)を加工して作成

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