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練習問題

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物理・化学-物質の法則と熱

問題1

比熱の説明として、次のうち正しいものはどれか。

  1. 物質1gの温度を1K(ケルビン)上昇させるのに必要な熱量である。
  2. 物質1gの液体が、気体に状態変化するために必要な熱量である。
  3. 物質1gに1J(ジュール)の熱量を与えたときの温度上昇比率である。
  4. 物質1gに1気圧の圧力を加えたときの熱量である。
  5. 物質1gが常温常圧で蒸発するために必要な熱量である。

先ずは比熱を理解しているかを問う問題です。


問題2

次の( )A・Bに当てはまる組み合わせとして、正しいものはどれか。

「同気圧においては、一定の理想気体の体積は、(A)が(B)上昇する毎に、0℃の体積の(C)ずつ上昇する。」

  1. A:比熱 B:1℃ C:1/273
  2. A:比熱 B:1J C:1/273
  3. A:温度 B:1℃ C:1/273
  4. A:温度 B:1J C:1/186
  5. A:温度 B:1K C:1/293

少しやさしくしてあります。よく読めば分かるはずです。


問題3

15℃(288K)で4,000㍑のガソリンが、25℃(298K)になると何㍑になるか。ただし、ガソリンの体膨張率は0.00135K-1とします。

  1. 4,005.4㍑
  2. 4,054㍑
  3. 4,540㍑
  4. 4,003.5㍑
  5. 4,035㍑

メジャーな計算問題です。

×

=

問題4

熱の移動は「伝導」「対流」「放射」があるが、A~Eのうち、「放射」が原因と考えられる現象はどれか。

  1. 窓ガラス越しでも日光を浴びたら暖かい。
  2. ストーブを使用したら、先に天井付近が暖かくなった。
  3. 風呂を沸かしたが、底の方は冷たい水だった。
  4. アイロンで衣類をプレスしたら、アイロン台も熱くなっていた。
  5. 氷をコップに入れておいたら、溶け出した。

大抵は「対流」若しくは「放射」が問われますが、希に「伝導」も問われます。それぞれの意味が分かっていれば大丈夫だと思います。


1の解説

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正解

○

物質1gの温度を1K(ケルビン)上昇させるのに必要な熱量である。

惑わされないで、すんなり選択出来るようにならないとダメですよ。しっかりと暗記しておきましょう。

2の解説

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不正解

×

物質1gの液体が、気体に状態変化するために必要な熱量である。

それは蒸発熱ですね。潜熱と言います。

3の解説

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不正解

×

物質1gに1J(ジュール)の熱量を与えたときの温度上昇比率である。

なんだか訳が分からない文章です。
比率と言うからには「何との」比率なのかが記述されていません。

4の解説

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不正解

×

物質1gに1気圧の圧力を加えたときの熱量である。

ん~確かにエネルギーをかけているので熱量はありますが、ここで問われているのはそういうことではないです。

5の解説

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不正解

×

物質1gが常温常圧で蒸発するために必要な熱量である。

これは蒸発熱です。物質と言うからには、固体も液体も気体も全てと言うことですから、それぞれ必要なエネルギーは違ってきます。
氷を蒸発するために必要な熱量と、水を蒸発するために必要な熱量が違うことはおわかりいただけるでしょう。

1の解説

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不正解

×

A:比熱 B:1℃ C:1/273

まず「比熱」ではありません。他は、正しいです。

2の解説

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不正解

×

A:比熱 B:1J C:1/273

まず「比熱」では有りませんし、Bも違います。膨張は正しいです。

3の解説

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正解

○

A:温度 B:1℃ C:1/273

お見事です。
こういった文章は、正確に暗記しておかないとなりませんよね。

4の解説

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不正解

×

A:温度 B:1J C:1/186

BもCも間違いです。

5の解説

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不正解

×

A:温度 B:1K C:1/293

Cが間違っています。「293」という数字は空気1㍑の重さ1.293gのものです。気体の膨張で登場する数値ではありません。整理して覚えておきましょう。

1の解説

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不正解

×

4,005.4㍑

ん~計算間違いですか?

ガソリンの体膨張率は、0.00135K-1や1.35×10-3などと記述されます。
どちらも同じです。
べき乗で悩む位なら、0.00135で丸暗記していた方が良いかもしれませんよ。

2の解説

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正解

○

4,054㍑

4,000㍑×温度差10℃=40,000
これに、体膨張率0.00135をかけてやると、増加分の54㍑が算出されます。元の4,000㍑に足してやると4,054㍑となりますね。

体膨張率を1.00135とすると、4,054㍑が一撃で算出出来ますよ。

3の解説

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不正解

×

4,540㍑

ん~計算間違いですか?

ガソリンの体膨張率は、0.00135K-1や1.35×10-3などと記述されます。
どちらも同じです。
べき乗で悩む位なら、0.00135で丸暗記していた方が良いかもしれませんよ。

 

4の解説

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不正解

×

4,003.5㍑

え~と、何をどうしたらこの選択肢を選ぶのでしょうか?サービスで、まったく選択余地がない数字を載せておいたのですが・・・・。

5の解説

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不正解

×

4,035㍑

え~と、何をどうしたらこの選択肢を選ぶのでしょうか?サービスで、まったく選択余地がない数字を載せておいたのですが・・・・。

1の解説

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正解

○

窓ガラス越しでも日光を浴びたら暖かい。

簡単すぎたでしょうか?
熱の伝わり方については、普段の生活の中の具体的事象を取り上げますので、身の回りの熱の伝わり方を3つの区分で色々考えておくとよいと思います。

2の解説

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不正解

×

ストーブを使用したら、先に天井付近が暖かくなった。

これは「対流」です。

3の解説

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不正解

×

風呂を沸かしたが、底の方は冷たい水だった。

これは「対流」です。

4の解説

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不正解

×

アイロンで衣類をプレスしたら、アイロン台も熱くなっていた。

これは「伝導」です。

5の解説

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不正解

×

氷をコップに入れておいたら、溶け出した。

これは「伝導」です。