中二理科 エネルギー 電流の性質についてです。 電流による発熱の部分なんですけど、教科書に「水の質量

中二理科
エネルギー 電流の性質についてです。
電流による発熱の部分なんですけど、教科書に「水の質量が一定ならば，水温の上昇は加えた熱の量(熱量)に比例する」って書いてあって、私の場合理解ができないのですが、もう少し分かりやすく教えてもらえますか？

No.2 ベストアンサー 回答者： Bunbuk803 回答日時： 2021/11/03 23:50

たとえ話で説明します。

ここにナベいっぱいの水があるとしましょう。

この水をガスコンロで温めます。
温める前の水は室温と同じ２５℃だとします。

『水が何度になるか』ということと『どれだけのガスを使ったか』の関係を調べてみます。

使ったガスの量は家の外にあるガスメーターで調べます。
ガスの量は『体積』、つまり『立法メートル』で表示されます。
使ったガスの量が水に加えた『熱の量』です。
だから、実験を始める前にガスメータの表示を記録しておきます。

では、コンロに火をつけて水が５０℃になったときにガスメータの表示を調べてみましょう。
その時のメーターの表示から、実験を始めた時の表示値を引けば、使ったガスの量がわかります。
仮に、それが１立方メートルだとします。
その場合、ナベいっぱいの水を２５℃から５０℃まで温度を上げるのに、１立方メートルのガスを燃やす必要があったという事になります。
２５℃温度を上げるのに１立方メートルのガスが必要だったという事です。

では、さらに７５℃になるまで温めてみましょう。
５０℃から７５℃までですから、この場合も２５℃温度を上げることになります。
やってみればわかりますが、この場合もさっきと同じ１立方メートルです。
同じ量の水の温度を、同じだけ上げるには、同じ量のガスが必要と言うわけです。
最初の２５℃の時から見れば２立方メートル使ったことになります。

次に、さらに沸騰するまで温めてみましょう。
沸騰とは水を１００℃にすることです。
７５℃から１００℃ですから、この場合も２５℃だけ温度を上げるわけです。
もうお分かりと思いますが、この場合に使うガスの量も１立方メートルです。
なぜなら、同じ量の水を同じだけの温度あたためるからです。
最初の２５℃の時から見れば３立方メートル使ったことになります。

まとめてみましょう。
ナベいっぱいの２５℃の水を２５℃上げるには１立方メートルのガス。
２倍の５０℃上げて７５℃までにするには２倍の２立方メートル。
３倍の７５℃上げて１００℃にするには３倍の３立方メートル。

つまり、上げる温度とそれに必要なガスの量は比例しています。

この『同じ量の水』を『重さ』で表現すると、ちょっと難しい表現かもしれませんが『同じ質量の水』となります。
『質量』ということばは『重さ』を意味しています。

また、『熱の量』はその熱のもととなったガスの量です。
なので、それを使えば、ここの説明から『同じ量の水なら、水の温度は加えた熱量に比例する』となります。
あなたの質問にあった「水の質量が一定ならば，水温の上昇は加えた熱の量(熱量)に比例する」とはこのことです

ここでは熱量をガスの量で説明しましたが、電気の世界で発生させる熱の量は電流に関係しています。
しかし、何から発生したものでも熱は熱、おなじものです。
なので、その熱量と水の温度上昇が比例することに変わりはありません。

No.1 回答者： finalbento 回答日時： 2021/11/03 23:30

単純に「ガンガン温めるほど水温が上がる」と言う常識的な事では? もっとも「比例する」と言えるためには「どのくらいの熱量を加えたらどのくらい温度が上がるか」を調べないといけないわけですが、言葉の意味としては概ね先に書いた通りでいいはずです。