物理の問題 四角6の（4），（5）がなぜこの答えになるのが教えて欲しいです！おねがいします！

物理の問題
四角6の（4），（5）がなぜこの答えになるのが教えて欲しいです！おねがいします！

No.3 回答者： masterkoto 回答日時： 2019/12/04 12:31

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 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/04 00:22

(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 回答者： ななのたか 回答日時： 2019/12/03 22:20

(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？