明日物理の試験なのですが、本当に苦手なので中々答えが出ません。
得意な方、出来れば簡単な解説とともに計算式・答えを教えていただきたいです。
**
(必須)某社の電気ポットは消費電力が700ワット(1ワットとは、1秒間で1ジュールの電気エネルギーを消費すること)で、2Lの湯を沸かすことができる。
(1)15℃の水2Lを100℃に熱するために必要な熱エネルギーは何calか。
ただし1Lは1000cm3であり、水1cm3の質量は1gとする。
(2)これをジュール単位に換算せよ。
ただし、1cal=4.2ジュールとする。
(3)消費した電気エネルギーが全て熱エネルギーに変換されるとすると、この電気ポットで15℃の水2L沸騰させる(100℃に熱する)のに何分間かかるか。
++
どうかお願いします。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
こんばんは。
(1)
1カロリーは、1g(体積で言えば1cm^3)の水の温度を1℃上げるエネルギーです。
ですから、
15℃から100℃にするということは、85℃上げるということ。
つまり、温度上昇は、1℃の85倍です。
そして、
2L = 2000cm^3 ですから、1cm^3 の場合の 2000倍のエネルギーが必要です。
ということは、
「1カロリーの85倍の2000倍」のカロリー(エネルギー)が必要です。
(2)
「(1)の答え(単位は[cal])」 × 4.2[J/cal]
です。
単位を見れば、cal×J/cal = J でジュールになりますよね。
ですから、(1)の答えに4.2をかければいいんです。
(3)
ワット(W)は、[W]=[J/秒] です。
ワット数が大きいほど時間は短くて済みますから、ワット数をかけるのではなくワット数で割ることになります。
ですから、式は、
「(2)の答え(単位は[J])」÷ ワット数[J/秒] = かかる時間(単位は[秒]
となります。
単位の関係も、J ÷ J/秒 = J × 秒/J = 秒 となりますから、矛盾していませんよね?
ちなみに、「何分間」というのが問題ですが、上の式の答えは秒で出てきますから、
仕上げに秒を分に直さなくてはいけません。
ご参考になりましたら。
No.1
- 回答日時:
この問題は、(1)(2)が(3)を計算させる誘導になっています。
単位をつけて計算すれば、難しくありません。
単位だけの乗除も各辺で合うようにします。
(1) 2(L)=2000(cm3)=2000(g)
2000(g)×(100-15)(℃)×1(cal/g/℃、水の比熱)=170,000(cal)
(2) 170,000(cal) × 4.2(J/cal)=714,000(J)
(3) 714,000(J)÷700(W=J/s)=1020(s)
1020(s)÷60(s/min)=17(min)
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