【ケルビンについて】 質量100gの鉄球を加熱し、1.8×10³Jの熱量を与えたところ、鉄球の温度が

【ケルビンについて】
質量100gの鉄球を加熱し、1.8×10³Jの熱量を与えたところ、鉄球の温度が20℃から60℃に上昇した。鉄の比熱は何J/(g･K)か。

この様な問題で、
Q＝mc⊿T
《Q(J):熱量、m(g):質量、c(J/(g･K):比熱、⊿T(K):温度変化》
の公式を用いて解く時、
(60-20)と書く事が出来る理由が分かりません...。
ケルビンに直さなくても良いのですか？
60-20=40(℃)→よって40℃=313K
と計算して、この313Kを使って解くと、答えが合いませんでした。
詳しい方、教えてください。

No.9 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/10/30 14:06

Δは変化量を意味する記号です

ゆえに、この公式のΔtのところには
20℃＝293Kから
60℃=333kまで上昇した場合の変化量
333-293=40…①
か
60-20=40…②を当てはめなければいけないのです
ただし　①の場合は℃から℃を引いたので結果の単位も℃で　差は40℃です
②の場合はkからkを引いたものなので　結果の単位はkで40kとなります
しかしながら単位を気にしないと両者とも同じ数値ですよね

ここで、通常の温度計（アナログで棒状の物）を用意してください（またはイメージ）
これに書かれた0度を273kに書き換えます
そして　10℃は283kに
20度は　293kに
というように書き換えれば通常の温度計で絶対温度（ケルビン）をはかることができるのです
つまり、摂氏温度（℃）と絶対温度(K)の目盛間隔は同じであるということなんです！
よって　１℃上昇=1k上昇ですし
40℃上昇＝40k上昇なのです…③
この仕組みがあるために
決して40℃上昇=313k上昇というわけではないのです

あなたの勘違いは
「今日の１４時時点の気温は
普通の温度計でみれば４０℃で
これをケルビンに直せした温度計でみれば313k」
ということと➂により
今朝６時の気温は０℃であったから　14時には朝から40℃上昇＝40k上昇したことになる」
ということを一緒にしてしまっていることです

前者は普通の温度計の14時の指示を見たら40℃であった
これを書き直した温度計で見れば313kだ　ということでこれは正しいことです
これに対して後者は
普通の目盛りで６時のときの温度計の指示の高さを確認
14時の時の高さも確認したら　差は40℃であった
これを[K]に直した温度計でやっても
朝の指示の高さと昼の指示の高さは全く同じだから
その差40も全く変わらないということなのです
ただし後者では、差の単位は40Kです
普通の温度計と絶対温度に書き直した温度計では➂に示したように
１℃分の変化＝１ｋ分の変化ですから
４０℃差=40K差　ということが納得されるはずです
で、公式は変化量代入ですから　差を代入せよ　ということを意味しています
ゆえに40℃差=40K差　を採用ということになるのです
（「差」の文字が取れた場合は　４０℃=313k　に変わるところが重要ポイント）

No.8 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/10/30 08:34

ちょっと補足しておくと

K(ケルビン)は温度の目盛の大きさを表わす「単位」
温度そのものではありません。
物理等で使う絶対温度は絶対零度との温度差
その温度差の単位にKを使います。

そういう意味では摂氏でも絶対温度でも
温度計1目盛分の温度差は 摂氏の1度=1 Ｋ

#厳密には最新のKは摂氏の一度とほんの僅か違うらしいです・・・

No.7 回答者： yhr2 回答日時： 2020/10/29 20:45

途中で「訳の分からん単位変換」をするぐらいなら、最初から「ケルビン」で統一して計算すればよい。

＞鉄球の温度が20℃から60℃に上昇した。

この問題文を

「鉄球の温度が 293 K から 333 K に上昇した。」として
　⊿T(K) = 333(K) - 293(K) = 40(K)
で計算すればよい。

ケルビンという単位は、「-273℃ を 0 K として、温度の刻みは ℃ と同じ」という単位ですから。

No.6 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/29 20:23

ごちゃごちゃするなら原点に立ち返って考えたらいいと思います。

T1K=t1℃、T2K=t2℃とすると

T=t+⊿t

と置けば

T1=t1+⊿t…①

T2=t2+⊿t…②

①と②の差を取ると

T1-T2=t1-t2

つまり温度差について言えば、摂氏で計算したものは絶対温度で計算したものと同じになるので、温度ではなく温度差を求めたいのであればわざわざ摂氏を絶対温度に換算する必要はない事になります。

No.5 回答者： ななのたか 回答日時： 2020/10/29 10:26

40℃=313K

ではないからです

この４０は温度差、なので
40℃=40K
です。

No.4 回答者： Tacosan 回答日時： 2020/10/29 02:28

「(熱力学) 温度」と「温度差」は区別しよう.

温度では 40 ℃ = 313.15 K であるのに対し, 温度差では 40 ℃ = 40 K だ.

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/10/29 02:26

これなら解るかな？

摂氏での温度をC1, C2 とし、それに対応する絶対温度を

T1=C1+273
T2=C2+273

とすると

T1とT2の温度差は

T2-T1=(C2+273)-(C1+273)=C2-C1

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/10/29 02:09

ΔTは「温度差」。

全部ケルビンで計算するなら

(60+273)-(20+273)=40 K

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2020/10/29 01:35

「20℃」と「60℃」を絶対温度に直してから計算すればいいのに.

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
差である40℃からケルビンに直すと答えが異なるのはどうしてなのでしょうか？

お礼日時：2020/10/29 01:43