(1)例題
熱機関に熱量Qを与え、仕事をさせたところ、熱効率はeであった。熱機関から放出された熱量は、熱容量Cの水がすべて受け取り、温度の上昇のみに使われたとする。このとき、水の温度の上昇分ΔTを求めよ。
(2017年度センター試験物理追試験第1問問5)
(2)例題の答案
熱機関から放出された熱量をQoutとすると、熱効率の定義より
e=(Q−Qout)/Q
∴ Qout=(1−e)Q
熱機関から放出された熱量は、水がすべて受け取り、水の温度上昇のみに使われたから
Qout=CΔT
(1−e)Q=CΔT
∴ ΔT=(1−e)Q/C
(3)解法のポイント
熱効率の定義と、熱容量の定義を理解できているかを問う問題です。
(4)必要な知識
①熱効率
②熱量
(5)理解すべきこと
①気体が吸収した熱量の求め方(定積モル比熱、定圧モル比熱、熱力学の第1法則、定積変化、定圧変化、等温変化、断熱変化、熱効率)