【高校物理基礎】熱とエネルギー

熱運動とは何か。
分子がするランダムな運動のこと。
そもそも温度とは何か。
熱運動の激しさを表すパラメータのこと。
温度に最低値はあるか。
ある。
なぜなら、分子が運動しなくなるときに、「温度」という言葉は使えなくなるため。
絶対零度ぜったいれいどとは何か。
温度の最低値のこと。
熱エネルギーが0となり、分子が動かなくなる。
温度の表し方は、2種類ある。
絶対温度とは、何を基準に温度を表したものか。この単位は何か。
絶対温度とは、絶対零度を0と表したもの。
単位は、K(ケルビン)
温度の表し方は、2種類ある。
摂氏温度とは、何を基準に温度を表したものか。この単位は何か。
摂氏温度とは、氷がとけて水になる温度を0、水が沸騰する温度を100として表したもの(0~100のメモリを決めた。)
単位は、℃

*絶対温度と、摂氏温度は、メモリを共通して決めている。

絶対温度と摂氏温度は、メモリを共通して決めていることから、変換が可能となる。

絶対温度の0Kは、摂氏温度で何℃と決められたか。

ー273℃
摂氏温度で27℃のとき、絶対温度だと何Kか。
300K
熱平衡とは何か。
2つの物体が同じ温度の状態のこと。
2つの物体の間に熱エネルギーの移動がないこと。

例 熱いお茶を部屋に放置していると、お茶の温度は、やがて部屋の温度と同じになる。

熱量保存の法則とは何か。
高温の物体が失った熱量と、低温の物体が得た熱量が等しい法則のこと。
比熱cとは何か。
その物質1gを1K 温めるために必要な熱量(J)のこと。
つまり、比熱cとはその物質の素材の温まりにくさの話。
水であれば温まりにくく、鉄であれば温まりやすい。
比熱cの単位は?
J/gk (読み方:ジュール・マイ・グラム・ケルビン)
水と、鉄ではどちらが比熱cの数字が高いか。

なぜなら、水は温まりにくく、鉄は温まりやすいため。

単位は【J/gk】
水 4.1
鉄 0.44

熱容量Cとは何か。
比熱c×質量mをしたもの。
つまり、その物体を1K 温めるために必要な熱量Jのこと。
熱容量Cの単位は?
J/k (読み方:ジュール・マイ・ケルビン)
比熱cと熱容量Cの違いは何か。
両方とも物質の温まりにくさを示しているが、比熱が物質1gを対象としているのに対して、熱容量では問題文にかかれている任意の質量を対象としている。
熱量(J)求める式を答えなさい。比熱c、質量m、温度Tとする。
すべて掛け算すればよい。
必要な熱量(J)= その物質の素材による(比熱c)×その物質の質量による(m)×何度上昇させるかによる(T)
熱量保存の法則の計算問題
温度95.0℃の鉄の塊125gを,温度10.0℃の水200g の中に入れたところ,水の温度が15.0℃で一定になった。
鉄の比熱を0.4(J/g・K)とし,熱の出入りは鉄の塊と水との間にだけ生じるものとして容器は考えなくてよい。
この水の比熱はいくらか。

物理基礎【熱とエネルギー】

物理基礎

熱量保存の法則で、方程式をたてる。

鉄の熱量 = 水の熱量

0.4 × 125 × 80 = c × 200 × 5
比熱  質量  温度

c = 4.0

物質の三態

例 汗をかくと、体を冷やすことができる

①液体から気体になるときに必要な熱量Jを何というか。
②固体から液体になるときに必要な熱量Jを何というか。
③ ①と②をまとめて何というか。

物理基礎【状態変化】

蒸発熱
融解熱
潜熱せんねつ

融解熱の求め方
鉄の容器に、2.0gの氷を入れて、熱した。
単位時間あたり0.20J/s の熱を加え続けたところ,温度は図のように変化した。

このとき、氷の融解熱(j/g)を求めなさい。
物理基礎【熱とエネルギー】融解熱の求め方

物理基礎【状態変化】融解熱の求め方

300秒 × 0.2j = 60 
今求める単位は、1gあたりの熱量jなので、2で割ることを忘れずに。
よって、答え 30 (j/g)

物質の三態の計算問題

物理基礎【熱とエネルギー】状態変化の計算問題

アルミの容器に0.20g の氷を入れ,全体の温度を-10℃とした。

これに,単位時間あたり0.20 J/s の熱を加え続けたところ,温度は図のように変化した。
ただし,容器と中身は常に熱平衡にあるとする。

水の比熱を4.0J/g・K とし,容器と氷の比熱は図の範囲では一定値であるとする。

このとき,氷の比熱を求めなさい。

容器の熱量も考えることと、グラフの読み取りのコツをつかみましょう。熱量は、問題文のヒントから時間だけで出すことができます。

物理基礎【熱とエネルギー】状態変化の計算問題2