A 回答 (3件)
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No.3
- 回答日時:
分かっていると思うが 基礎知識のおさらいから
「熱機関が高温熱源(今回は重油燃焼の熱)から受け取った熱量をQo
(熱力学の第2法則から)熱Qoを仕事に変えるときに(避けることが出来ない)低温熱源・外部への熱放出をQ
熱機関がするする仕事をWとすると
熱とは熱エネルギーのこと、「する仕事」とは相手(今回は外部)に受け渡すエネルギーのことだから
Qo=W+Q…①が成り立ちます(エネルギー保存の法則)
つまり この熱機関は重油燃焼から熱Qoを受け取りますが、
QoのうちWは仕事という形でエネルギーを外部に受け渡し
残り(Q)は熱のまま外部に受け渡しているのです
視点を少し変えれば、熱機関は受け取った熱エネルギーQoの一部を仕事Wに変換しますが、すべてを変換しきることができないので
変換できなかった分の熱(Q)は外部に捨てているのです」
これを踏まえ
(4)問題文から この熱機関は1sあたり7.5x10⁴[J]の仕事をするのだから
20sでは
7.5x10⁴x20=150x10⁴=1.5x10²x10⁴=1.5x10⁶[J]
ちなみに画像に書かれている「150x10⁴[J]」は途中式
(5)
(1)~(4)までで求めた答えから
1秒間あたりでは
Qo=30x10⁴ だから
20秒間では
Qo=30x10⁴x20=600x10⁴
また、W=150x10⁴
ゆえに①に当てはめると
600x10⁴=150x10⁴+Q
⇔Q=600x10⁴ー150x10⁴=(600-150)x10⁴=450x10⁴ (=4.5x10⁶)[J]
No.2
- 回答日時:
(1) 重油 1 g の発熱量が 6.0 * 10^4 [J] なので、1秒間に 5 +K79g 消費するということは、1秒間の発生熱量は
6.0 *10^4 [J/g] * 5 [g/s] = 3.0 * 10^5 [J/s] ①
問題で「7.5 * 10^4 J」とか「6.0 * 10^4 J」と与えられていて、答が「30 * 10^4」と書いたらまずいでしょ。
「有効数字」を考慮して、きちんと「正規的な指数表示」で書かなければ。
(2) ①の熱量で「7.5 * 10^4 J/s」の仕事をするのだから、効率は
7.5 * 10^4 / (3.0 * 10^5) = 7.5/30 = 1/4 = 0.25
(3) 仕事に使われる「7.5 * 10^4 J/s」以外は低温の外部に放出されるので
3.0 * 10^5 - 7.5 * 10^4 = 2.25 * 10^5 ≒ 2.3 * 10^5 [J/s]
つまり「1秒間に約 2.3 * 10^5 J」。
有効数字は「2桁」なので、こう書かないといけませんね。
(4) 1秒間に「7.5 * 10^4 J」をしているのだから、20秒間では
7.5 * 10^4 [J/s] * 20[s] = 1.5 * 10^6 [J]
(5) 上の(3)を「20秒間」にしただけ。
2.25 * 10^5 [J/s] * 20[s] = 4.5 * 10^6 [J]
画像の「模範解答」らしきものは、数値の表記としては不完全なので減点の対象になります。
No.1
- 回答日時:
(4) 1秒間にする仕事の量を20秒間だから20倍しただけ。
(5) (2)の答えから、熱効率は0.25だから、燃やしたエネルギーのうち、1/4が仕事に使われ、3/4が無駄に周囲に熱として放出されるだけになる。(4)の答えが1/4に当たるとしたら、3/4に相当する、無駄になる(仕事に使われない)熱量はいくら?
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