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熱量保存則

(1)例題

熱容量がCA=3.0×102J/Kで温度が50℃の物体Aと、熱容量CBで温度が18℃の物体Bを接触させた。十分長い時間が経った後、両者の温度は30℃になった。

①物体Aが物体Bに与えた熱量を求めよ。

②物体Bの熱容量CBを求めよ。

(2018年センター試験本試物理基礎第1問問5より)

③熱が高温物体から低温物体へ移動する現象は、可逆変化か不可逆変化か。

(2016年センター試験本試物理第1問問5)

(2)答案

①物体Aが物体Bに与えた熱量をQA、物体Aの温度変化をΔtA〔K〕とすると

QA=CAΔtA=3.0×102×(50−30)=6.0×103J

②熱量保存則より、物体Bが吸収した熱量はQAである。よって、物体Bの温度変化をΔtB〔K〕とすると

6.0×103=CBΔtB

CB=6.0×103/(30−18)=5.0×102J/K

③不可逆変化

(3)解法のポイント

熱量の計算は単位をよく見ましょう。そうすれば、立式で間違えることはなくなります。

また、熱量保存則も重要な法則です。忘れないようにしましょう。

③周囲に何の変化も残さずに、自然に元の状態に戻り得る変化を可逆変化といい、そうでない変化を不可逆変化という。熱が低温物体から高温物体へ自然に移動することはないので、熱の移動は不可逆変化である。

(4)必要な知識

②熱量

(5)理解すべきこと

熱に関する現象は粒子で考えましょう解説動画(熱運動、熱量とは何か、熱と温度の違い、状態変化、熱振動、熱膨張、融解熱、蒸発熱、潜熱、凝縮熱、凝固熱)


~参考~

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