☆問題のみはこちら→熱力学(物理基礎、物理)に関する現象・技術(問題)
①固体から液体への状態変化が起こっているとき、温度が変化しない理由は何か。
→加えた熱が分子間の結びつきを弱めるために使われているから。
②液体から気体への状態変化が起こっているとき、温度が変化しない理由は何か。
→加えた熱が分子間の結びつきを切るために使われているから。
③火力発電は、化石燃料のもつ何エネルギーを燃焼によって取り出しているか。
→化学エネルギー
④風力発電は、空気の何エネルギーを利用しているか。
→運動エネルギー
⑤火力発電・水力発電・原子力発電のうち、熱エネルギーを経ないでエネルギーが変換される発電方法はどれか。
→水力発電
⑥15℃の水、0℃の氷、0℃のエタノール、0℃の鉄のうち最も比熱が大きいもの小さいものを選べ。
→大きいもの:水、小さいもの:鉄
※水は温めにくく冷めにくい、金属は温めやすく冷めやすい。
⑦摩擦のある面上の運動は可逆変化か不可逆変化か。
→不可逆変化
※熱を伴う現象はすべて不可逆変化
⑧ビーカーの中の水に、インクを1滴たらすと、しだいに全体に広がる。この変化は可逆変化か不可逆変化か。
→不可逆変化
※自然にインクだけ集まることはない。
⑨蒸気機関の熱機関の効率は何%くらいか。
→10~20%
⑩ガソリンエンジンの熱機関の効率は何%くらいか。
→20~30%
⑪ディーゼルエンジンの熱機関の効率は何%くらいか。
→30~40%
⑫エアコンなど、冷媒の蒸発と凝縮を利用して熱を移動させる装置をヒートポンプ(熱ポンプ)という。ヒートポンプの冷媒の状態変化とそれに伴う温度変化や熱の移動を、気体状態の冷媒を圧縮するところから順番に説明せよ。
→気体状態の冷媒を圧縮機で加圧すると、気液平衡の状態となり、温度は上がる(断熱圧縮)。そして、凝縮器(室外機)において、凝縮すると、液体状態となり、多量の凝縮熱を放出する。その液体を、膨張させると、急激に圧力が下がり、冷媒の一部が気体となり(気液平衡の状態となり)、温度も下がる(断熱膨張)。その気液平衡の状態の冷媒を熱交換器(室内機)に通すと、多量の蒸発熱を奪い、冷媒は気体状態に戻る。
⑬窒素が冷媒として不適な理由を説明せよ。
→沸点が低すぎる(-196℃)
⑭プロパンが冷媒として不適な理由を説明せよ。
→沸点は適当だが(ー42℃)、発火の心配がある。
⑮アンモニアが冷媒として不適な理由を説明せよ。
→沸点は適当だが(ー34℃)、金属の腐食の心配がある。
⑯フロンが冷媒として不適な理由を説明せよ。
→沸点は理想的だが(ー30℃)、オゾン層の破壊作用と温室効果がある。
※現在は、地球環境にやさしい自然冷媒(二酸化炭素や水など)を用いたヒートポンプの開発が進められている。
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【物理に関する現象や技術】
~参考~
☆物理の解説動画・授業動画一覧(力学・熱力学・波動・電磁気・原子)
☆物理に関する現象や技術(力学、熱力学、波動、電磁気、原子)