熱
熱
物理初心者 さんの書込 (2009/06/12(Fri) 20:33)
−18℃の氷100ｇを100℃の水蒸気にするにはどれだけの熱量が必要か． 氷の比熱は2.10×10^3 j/kg・K，水の比熱は4.19×10^3 j/kg・K ，融解熱は3.35×10^5 j/kg ，気化熱は2.26×10^6 j/kg である． Q=mc?t を使うのはわかるのですが?ｔの部分の分け方がわかりません．お願いします．
Re: 熱
transfer さんのレス (2009/06/13(Sat) 01:06)
まず，問題文の
> 水の比熱は2.10×10^3 j/kg・K
は，水ではなく，氷の間違いでしょう．
この問題では，氷から水蒸気に変化させますが，氷と水蒸気は異なる状態のものです． 氷は固体ですが，水蒸気は気体です． したがって，次のように状態の変化と温度の変化を分けて考えなくてはなりません．
- 氷の状態のままでの温度変化に必要な熱量（氷の比熱を使う： - 18 [℃] ===> 0 [℃]）
- 氷から水に変化させるのに必要な熱量（氷の融解熱を使う： 0 [℃] ===> 0 [℃]）
- 水の状態のままでの温度変化に必要な熱量（水の比熱を使う： 0 [℃] ===> 100 [℃]）
- 水から水蒸気に変化させるのに必要な熱量（水の気化熱を使う：100 [℃] ===> 100 [℃]）
Q = m c ?t を使うのは，?t がゼロでない，(1)と(3)の場合です． ただし，比熱 c は氷と水で異なるので注意しましょう． (2)と(4)は，それぞれ融解熱と気化熱を使います．（この２つは ?t = 0）
Re: 熱
物理初心者 さんのレス (2009/06/13(Sat) 16:08)
Q = m c ?t (1)100×2.10×10^3×(0-(-18))=3.78×10^6 (2)100×3.35×10^5×(0-0)=0 (3)100×4.19×10^3×(100-0)=4.19×10^7 (4)100×2.26×10^6×(100-100)=0 よって −18℃の氷100ｇを100℃の水蒸気にするには 3.78×10^6+0+4.19×10^7+0=45.68×10^6 の熱量が必要である
これでいいですか？
Re: 熱
transfer さんのレス (2009/06/13(Sat) 17:53)
ちょっと惜しいです．２点惜しいところがあります．
まず，問題文に与えられている単位に注意しましょう． 問題文では，比熱の場合，[J/kg・K] となっています． kg とありますから，これは 1 [kg] あたりの比熱です． しかし，問題では 100 [g] とありますから，これは m = 0.1 [kg] ですよね． ですから，物理初心者さんが計算している 100 は， 0.1 として，もう一度計算し直さなくてはなりません． でも，このやり直しは簡単ですよね．
次に，これも問題文に与えられている単位に注意してほしいのですが，融解熱と気化熱の単位は，[J/kg] となっています．（私が ?t = 0 と書いたのが，間違いの元になったかもしれませんが） この２つは温度変化には依存せず，単に質量に依存します．
以上，m = 0.1 [kg] として計算すること，(2)と(4)では，単に m = 0.1 として，融解熱や気化熱に質量をかければいいことの２点です．
Re: 熱
ひぐらし さんのレス (2009/06/13(Sat) 19:37)
Q = m c ?t (1)0.1×2.10×10^3×(0-(-18))=3.78×10^3 (2)0.1×3.35×10^5=3.35×10^4 (3)0.1×4.19×10^3×(100-0)=4.19×10^4 (4)0.1×2.26×10^6=2.26×10^5 よって −18℃の氷100ｇを100℃の水蒸気にするには 3.78×10^3+3.35×10^4+4.19×10^4+2.26×10^5=305180≒3.05×10^5 の熱量が必要である
これでいいですか？
Re: 熱
transfer さんのレス (2009/06/13(Sat) 22:02)
はい，それでOKです．
