熱の公式 状態変化 熱伝達

熱状態変化、熱伝達、ブラックの原理に関する例題と公式

融解熱

1. 水の融解熱は 80 cal/グラムです。これはつまり…

A. 1グラムの水の温度を1度上げるには80カロリーが必要です。
B. 1グラムの水を完全に蒸気に変えるには80カロリーが必要です。
C. 1グラムの水の温度を維持するには80カロリーが必要です。
D. 1グラムの氷を完全に水に変えるには80カロリーが必要です。

討論
正解はDです。

形態変更

2.
次の実験結果のグラフを見てください！

60℃の水2kg^oCは蒸発する。水蒸気の熱が2,27 x 10の場合⁶ 水の比熱 4200 J/(kg) ^oC) 気圧が 76 cmHg の場合、プロセス BC に必要な熱量は…

A. 336キロジュール
B. 4540キロジュール
C. 4876キロジュール
D. 5212キロジュール

討論
以下のことが知られています。
水の質量 (m) = 2 kg
水温（T）＝60^oC
水蒸気の熱（L）_V) = 2,27 x 10⁶ J / kgの
水の比熱 (c) = 4200 J/(kg) ^oC)
気圧（P）＝76cmHg
質問：BCプロセスに必要な熱量
ジャワブ：
プロセスAB = 水は60℃から加熱される^oCから100^oC. このプロセスでは、熱を利用して水の温度を上昇させます。熱量は次の式で計算されます：Q = mc ΔT
プロセスBC = 水が蒸発する。このプロセスでは、熱は温度を上げるために使われるのではなく、水を蒸発させるために使われる。熱量は次の式で計算される：Q = m L_V
プロセスC- = 蒸気を加熱します。このプロセスでは、蒸気の温度を上げるために熱が使用されます。熱量は、Q = mc ΔT の式を使用して計算されます。
水温が変化する場合は熱の公式は Q = mc ΔT であり、水の形状が変化する場合は熱の公式は Q = m L である。_V.

BCプロセスに必要な熱量：
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ ジュール
Q = 4.540.000ジュール
Q = 4.540キロジュール
正解はBです。

3. 熱を放出する状態変化のグループは次のとおりです。
A. 凝固、凝縮、昇華
B. 融解、蒸発、結晶化
C. 融解、蒸発、凝縮
D. 凍結、蒸発、昇華
討論
一般的に、状態変化には2種類あり、すなわち熱を吸収する状態変化と、熱を放出する状態変化である。
熱を吸収する状態変化では、物体は内部の熱が増加するまで熱を吸収し、その後、物体の状態が変化します。熱を放出する状態変化では、物体は内部の熱が減少するまで熱を放出し、その後、物体の状態が変化します。
物体が熱を吸収すると、その物体の状態は固体から液体、そして気体へと変化する。
物体が熱を放出すると、その物体の状態は気体から液体、そして固体へと変化する。

上記の質問に対する回答に注意してください。
凝固＝物体が液体から固体へと状態変化すること（熱を放出する）
凝縮＝物体が気体から液体に変化する現象（熱を放出する）
昇華＝物体が気体から固体へと状態変化すること（熱を放出する）
融解＝物体の状態が固体から液体に変化すること（熱を吸収すること）
蒸発＝物体が液体から気体へと状態変化すること（熱を吸収する）
結晶化＝物体の状態が固体から気体へと変化すること（熱を吸収する）
正解はAです。

熱伝達

4. ガラス窓の厚さは8mm、面積は1m²です。²外気温が30度の場合^oCと20^oC、ガラスの熱伝導率は0,8 W/mです。^oCの場合、1時間でガラスを通過するエネルギー量は…メガジュールです。
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
討論
以下のことが知られています。
ガラスの厚さ (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
ガラス面積（A）＝1m²
温度差（ΔT）＝30^oC-20^oC = 10^oC
ガラスの熱伝導率 (k) = 0,8 W/m^oC
時間間隔 (t) = 1 時間 = 60 (60 秒) = 3600 秒
質問：1時間でガラスを通過するエネルギー量は？
ジャワブ：
伝導による熱伝達速度の公式：

1時間でガラスを通過するエネルギー量：

正解はDです。

5. 金属棒の長さは1mです。片方の端は150℃の一定温度で加熱されています。^oC のもう一方の端は室温、すなわち 30 に保たれている。^oC. 加熱端から 30 cm 離れた棒の部分の温度は…
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
討論
以下のことが知られています。
金属棒の長さ（l）＝1メートル
温度差（ΔT）＝150^oC-30^oC = 120^oC
質問：加熱端から30cm離れた棒の部分の温度は
ジャワブ：
伝導による熱伝達率を計算してください。

加熱端から30cm離れた棒の部分の温度を計算してください。
金属棒の長さ (l) = 30 cm = 0,3 メートル
温度差（ΔT）＝150－T

正解はCです。

質問元:

SBMPTN 物理問題