高校講座 物理基礎 42.熱量の保存

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高校講座「物理基礎」。今回のテーマは『熱量の保存』です。熱い物体と冷たい物体を接触させ、熱が移動するような問題を考えていく単元になります。ポイントをマスターできれば、ここも簡単に解けるようになりますので頑張っていきましょう。
前回内容の復習『41.比熱と熱容量』

熱量の保存

高温物体と低温物体を接触させて、しばらく放置しておくと、高温物体の温度は下がり、低温物体の温度は上がります。やがて2つの物体の温度は等しくなり、熱の移動がない状態に達します。この状態を熱平衡といいます。

温度が違う物体を接触させると、高温物体から低温物体に熱が移動し、このとき高温物体が失った熱量と低温物体が得た熱量は等しくなります。これを熱量の保存といいます。

熱量の保存
高温物体が失った熱量低温物体が得た熱量

この関係を使うと、熱の移動に関するいろんな問題が解けるようになります。このとき使うのが熱量の公式です。

熱量の公式
熱量QmcΔT[m:質量 c:比熱 ΔT:温度変化]

この熱量の公式と、熱量の保存の関係を使って問題を解いていくことになります。

熱量の保存に関する問題の解き方

実際に問題で解くときにはこんな感じで立式します。

高温物体のmcΔT低温物体のmcΔT

この式を立てるだけで、わからなかった物体の質量や比熱、温度変化がわかるようになります。慣れてくるとスラスラと解けるようになりますが、慣れるまでは数直線で表したり、ミスがないように計算していってください。

【問題】熱量の保存

30℃の水200gに、15℃の水100gを加えしばらく放置し、熱の移動がない状態になったとき、水の温度は何℃になるか。ただし、熱は水の間だけで移動するものとし、水の比熱を4.2J/(g・K)とする。

問題のダウンロードはこちら!

42-1

【解説動画】熱量の保存

【解答】熱量の保存

42-2

高温物体が失った熱量=低温物体が失った熱量
100×4.2×(t-15) = 200×4.2×(30-t)
        t = 25℃

各教科ごとの学習

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