【エネルギー工学】

質量1kg、温度300K、速度2m/sの水の塊が地上10mの位置にある。これに10KJのエネルギーを、位置エネルギー20％、運動エネルギー50％、熱エネルギー30％とそれぞれに与えた。その後の温度、速度、高度はそれぞれいくらになるか？


どなたか分かる方～～？？＞＜。。。

No.2 回答者： foomufoomu 回答日時： 2014/02/07 13:03

そう、答えられないです。

位置エネルギーは単純に高さのことだけれど、
運動エネルギーが水平方向に速度を与える意味だとしても、その先に斜面があれば高さが変わる。
熱エネルギーもそれによって水の一部が水蒸気に変われば平均高さが変わる。

No.1 回答者： Tann3 回答日時： 2014/02/05 22:47

　位置エネルギー、運動エネルギーをどうやって（どういう形で）与えるかが分からないと、何とも答えられないと思います。

　場合によっては、たとえば運動エネルギーを「かき回す」という形で与えると、そのほとんどが水どうし、水と器との摩擦によって熱エネルギーに変わりますので（そして現実の場合には周囲に拡散して逃げてしまう）、どのような形態のエネルギーで水の中に残るか確定できません。

　そういったことは無視して、位置エネルギーは単に高さを持ちあげるだけ、運動エネルギーは運ぶ速さを大きくするだけだとすれば、（つまり、水の入った水筒を飛行機に積んで高く、速く運びながら温める）

位置エネルギー：　mg×Δh＝2kJ　（ｇは重力加速度）
運動エネルギー：　(1/2)m（Δv）^2＝5kJ
熱エネルギー：　ΔT×m×4.2kJ/kg・K＝3kJ　（4.2kJ/kg・Kは水の比熱)

となります。
　これにm＝1kg、g＝9.8m/s^2を代入すればΔT、Δv、Δhが求まり、これを初期値の温度、速度、高度に足し合わせれば求める答です。