痔になりやすい生活習慣とは?

容器に入った質量120gの水の温度を測ったら25℃であった。この中に比熱0.84J/gk、質量200g、温度60℃の金属塊をいれたところ、全体が30℃になった。水の比熱は4.2J/gkとする。

という問題で、容器の熱容量を求める問題なのですが…

金属塊が失った熱量は、0.84×200×(60-30)=5040J
水が得た熱量は、4.2×120×(30-25)=2520J

なので、容器が得た熱量は5040-2520=2520J

容器の質量が分かっていないのに、ここからどうやって熱容量を求められるのでしょうか??;

A 回答 (3件)

>容器の質量が分かっていないのに、ここからどうやって熱容量を求められるのでしょうか??;



比熱、熱容量の関係の理解が逆になってしまっていると思います。

熱容量=比熱×質量
となっていますから質量が分からないと熱容量は分からないと思われたのだと思います。でも容器の比熱も分かっていないでしょう。比熱も熱容量も分かっていないとしたとき測定からどちらが先に分かると思いますか。
この問題にもあるように熱量のやりとりから容器のもらった熱量が分かります。温度差が分かれば1Kあたりの熱量が分かります。質量が分かっていればさらに1gあたりが分かります。
熱容量が先にわかる量なのです。
だから比熱=熱容量/質量です。
比熱の値が先に与えられている問題ばかりやっていると熱容量の方が後から求められる量だと思いこんでしまう可能性がありますね。

物理でも化学でも分かっていく順番に書かれているのではない場合が多いです。一旦分かったものとして逆に組み立てているのです。比熱の方がより基本的な物質の性質であるということでだろうと思います。でも分かっていく順番はより基本的なものが後から分かるということになります。
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この回答へのお礼

問題をやっていくうちに、こんがらがっていってしまったようです;;
有難うございました。以後気をつけます!!

お礼日時:2006/11/24 02:55

>容器の質量が分かっていないのに、ここからどうやって熱容量を求められるのでしょうか??;



「熱容量」は質量とは関係ありません。「熱容量」定義を復習して下さい。早い話が、問題は、「容器の温度を1℃上げるのに必要な熱量は何Jですか?」ということです。
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この回答へのお礼

すいません、勘違いしていました;;

的確な回答有難うございました。

お礼日時:2006/11/24 02:57

容器が2520 Jを得て、25℃から30℃になったのですよね。


ということは、2520 / (30 - 25) = 504 [J/K] となるのではないでしょうか。
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この回答へのお礼

素早い回答有難うございました!!

お礼日時:2006/11/24 02:56

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Q熱量の求め方

0度の氷10gを融解して0度の水にするには、何kJの熱量が必要か。の問題について、
H2Oの分子量は18、質量が10g、融解熱が6.0kJ/mol。
これらを利用して、6/18×10=3.3kJ
という答えが導くことができました。

0度の氷1molを加熱して、すべて100度の水蒸気にしたとき、水が吸収した熱量は何kJか。
融解熱:6.0kJ/mol
水の比熱:4.2J/g・度
水の蒸発熱:41kJ/mol

という問題が上の問題のように解けません。
比熱、蒸発熱、融解熱を利用して熱量を求める場合、どのように整理してとくのがわかりやすいのでしょうか。教えてください。

Aベストアンサー

蒸発熱の扱いは融解熱の扱いと同じです。

比熱を扱う際には、上昇した温度と水の重さの積を考えます。
0℃の水が100℃の水になるわけですから、温度上昇は100度。
1molは18グラムですので、18×100(g・度)と言うことになり、これを比熱4.2J/g・度にかけると単位の(g・度)が相殺され、4.2×18×100Jとなります。
・・・・どのような、単位がついているかと言うことにも注意を払って下さい。

これに、1molの水の融解熱と気化熱を加えればよいことになります。

考え方としては、「融解熱+比熱×温度上昇+蒸発熱」、すなわち、「氷が溶けて→水温が上昇して→蒸発する」ということになりますが、水温上昇の部分では、物質の量、上昇した温度を考慮するのを忘れないで下さい。特にこの問題ではmolとgが混在していますので、水1 mol=18 gの換算を忘れないように注意して下さい。

Q水の温度上昇の計算式

水の温度上昇の計算式

水をヒーターを使って温度を上昇させる時のヒーター容量の計算式を教えてもらえませんか。
例えば20度の水を90度に70度上げるといった様な。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

ジュールで計算するかカロリーで計算するかにもよりますし水の比熱は温度により多少異なるので近似値になりますが

温度差(Δt)×水の比熱(≒4180J/K・kg)×水の量(kg) で必要な熱量(ジュール数)がわかります
1Jは1W・s(ワット秒)なので
先に求めたジュール数を 「何秒かけて加熱すればいいか」の秒数で割るだけです

例 
30L、20度の水を3分で70度にしたい場合
(70-20)×4180×30=6270KJ
これを180秒で割ると 34.8kw

Q比熱の求め方。。

ある原子があって、熱伝導率と原子質量と密度の値が分かっているんですが、そこから比熱の値を求めよという問題があってかなり苦戦しています。。
まず熱伝導率k= W/m-K 
W=J/s
だから
k=J/s-m-Kとかけるので、比熱の単位、つまりJ/kg-Kにするには
密度d=kg/m^3 をあわせて
k/d= m^2*J/kg-K-s
と近い?ところまで来たんですが、駄目でした。
さらには、熱量=3nR ?
なので、原子が1molあると仮定して
Q=3×1×8.314=24.942J
とでて、J/kgが欲しいので
原子量で割ってみたんですが
例えばアルミニウムの場合
24.942/.027= 9230とでて本当の比率900と全く違います。。

もぅどうしていいのかわかりません。。
誰か教えてください!!

Aベストアンサー

例えばアルミニウムの場合
24.942/.027= 9230とでて本当の比率900と全く違います。

これ計算違いませんか?
24.942/.027= 923になると思います。

Q熱量の問題なんですが…

熱容量126J/Kの断熱材の容器に120gの水を入れて全体の温度を25.0℃にした。
この中に80.0℃に熱した質量200gの金属球を入れたところ、全体の温度が45.0℃になった。
水の比熱は4.2J/g・Kとして金属球が放出した熱量はいくらか?

という問題で解説に
4.2×120=504
504+126=630...
となっているんですが、何故126を足すのかがわかりません。
断熱材に入っている水の熱量と、断熱材の容器の熱容量を足す理由がいまいちわからないんです。
テストが明日なのでものすごく困っています!!
誰か教えていただけませんか??
お願いします!!><

Aベストアンサー

順を追って考えてみましょう。

まず熱容量(J/K)とは比熱(J/g・K)×質量(g)で求まります。
例えば比熱5が(J/g・K)で質量が100gの容器があったら熱容量は500(J/K)です。

熱容量とは一定の重さの物質を1K上昇させるのに必要な熱量です。


ここで問題を考えます。
問題では『熱容量126J/Kの断熱材の容器』に『120gの水』が入っています。この時の温度は25℃にしています。

熱容量の異なる水と容器が接しているのですが、この時温度は水と容器で等しくなるように上昇します。

つまり、120gの水を1℃上昇させる時には容器の温度も1℃上昇させなければなりません。
この容器と水の温度を1℃上昇させるときに必要な熱量と言うのは容器と水の熱容量の和になります。

水の温度をT℃だけ上げる時を考える。
4.2(J/K・g)×120(g)×T(K)=504T(J)

容器の温度をT℃だけ上げる時を考える。
126(J/K)×T(K)=126T(J)

従って、容器と水をT℃だけ上げる時は
504T(J)+126T(J)
のエネルギーがいる。

順を追って考えてみましょう。

まず熱容量(J/K)とは比熱(J/g・K)×質量(g)で求まります。
例えば比熱5が(J/g・K)で質量が100gの容器があったら熱容量は500(J/K)です。

熱容量とは一定の重さの物質を1K上昇させるのに必要な熱量です。


ここで問題を考えます。
問題では『熱容量126J/Kの断熱材の容器』に『120gの水』が入っています。この時の温度は25℃にしています。

熱容量の異なる水と容器が接しているのですが、この時温度は水と容器で等しくなるように上昇します。

つまり、120gの水を1℃上昇...続きを読む

Q水の比熱の変化

水の比熱はその温度によって変化すると聞いたのですが本当ですか?
本当ならば水の比熱は何度の時に最小の値を示しますか?

Aベストアンサー

これしかないですね、↓(英語です)
http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-d_162.html
Specific Heatの項を見て下さい。
100℃以上の状態については良く分かりません。^^;

Q比熱と熱伝導率

比熱と熱伝導率の違いが本やウィキペディアを見てもはっきり分かりません。どなたか知恵をお貸しください。
比熱というのは与えた熱量⊿Q、質量m、比熱c、上昇した温度⊿Tの間には⊿Q=mc⊿Tが成り立つので、比熱c=⊿Q/⊿Tは与えた熱量に対して実際にどれくらい温度が上昇したかという割合を指すのだと思いますがこれはまだ理解できます。しかし一方の、熱伝導率はウィキによると熱流束J、温度T、熱伝導率λとするとJ=-λ∇Tと表せるのですが、λは熱流束Jを温度勾配∇Tで割った量とはどういう意味ですか?また何故負号があるのですか?まずここが理解出来ていないので、大雑把なイメージでも良いので教えてください。

そして比熱と熱伝導率の違いですが、満タンまで水が入った立方体の容器のド真ん中に電気抵抗線などの熱源があるとします。加熱を始めると熱源周りの水から温かくなっていきます。温度計を入れて水温を測定する時に、熱源付近に配置した場合は比熱を測る事になり、熱源から離れた位置に温度計を置いて水温を測定した場合は熱伝導率を測る事になるのですか?どちらの測定も熱量を与えてある位置の温度変化の観察ですが、どうやって区別するのか分かりません。
また熱い水は水面の方へ溜まり易い理由は何ですか?比重が軽くなるという言葉の意味がよく分からないです。これは”高温の水”が上へ移動したという熱伝導率に関わる現象でしょうか?

比熱と熱伝導率の違いが本やウィキペディアを見てもはっきり分かりません。どなたか知恵をお貸しください。
比熱というのは与えた熱量⊿Q、質量m、比熱c、上昇した温度⊿Tの間には⊿Q=mc⊿Tが成り立つので、比熱c=⊿Q/⊿Tは与えた熱量に対して実際にどれくらい温度が上昇したかという割合を指すのだと思いますがこれはまだ理解できます。しかし一方の、熱伝導率はウィキによると熱流束J、温度T、熱伝導率λとするとJ=-λ∇Tと表せるのですが、λは熱流束Jを温度勾配∇Tで割った量とはどういう意味ですか?また何故負...続きを読む

Aベストアンサー

こんにちは。

比熱と熱伝導率は、一応、別なモノ、互いに無関係なものです。

比熱(熱容量) = 熱量の変化量/温度の変化量
記号で書くと、
 c = ΔQ/ΔT
で定義されます。
で、
 熱量の変化ΔQの符号が「プラス」ならば、熱を外部からもらう
 熱量の変化ΔQの符号が「マイナス」ならば、熱を外に放出した
となります。

で、熱流束Jというのは、
ある時間tの間に面積Aのある面を熱量Qが通過した時、これらには、
 J = (Q/t)÷A
という関係があります。
通過した熱量をΔQ、時間間隔をΔtとすれば、
 J = (ΔQ/Δt)/A
となります。
つまり、熱流束Jには、時間(tやΔt)と空間の要素(A)が加わっている。
で、このとき、面積Aをもった面に対して、熱量が入ってくるとき、Jの符号を「プラス」、熱量が出てゆくときを「マイナス」と定義します。
 「プラス」は、 Q→□
 「マイナス」は、Q←□
のイメージ。
□は、何かのモノだと思ってください。
そして、矢印は熱量Qの入ってくる、あるいは、出て行く方向くらいの意味です。

ということで、これが
~~~~~~~~
☆また何故負号があるのですか?
~~~~~~~~
の答えになります。
「熱は、温度の高い方から温度の低い方へ流れる」。
温度の高い方をTh、温度の低い方をTlとすると、
温度差(Th-Tl)の符号は「マイナス」、したがって、温度勾配も「マイナス」になります。
しかし、温度の高い方から低い方へ流入する熱の符号は、「プラス」。
符号が「マイナス」と「プラス」で合わないから、温度勾配に「-1」を掛けないと、辻褄が合わない。
なので、この辻褄合わせのために、温度勾配∇Tの前に「マイナス」の符号がつくんですよ。
「マイナス」がつくのは、辻褄合わせ(ニコニコ)。

温度の高い方を□、低い方を■であらわすと、熱の流れは、
 □→■
温度差(Th-Tl)はマイナスなので、温度勾配もマイナス。■に入ってくる熱をプラスにするためには、正負の符号を反転させる、つまり、温度勾配に「-1」を掛けないといけない。
はっきり言って、辻褄合わせです(ニコニコ)。

でですね、
熱流束Jというのは、電気の方でいいますと、電流(電流密度)に相当するもの。
熱量は、電荷量にあたります。
水の流れで言いますと、熱流束は、ホースを流れる水の単位体積、単位面積当たりの量(流量)、
熱量は、ホースの先につながっているバケツにたまっている水の量
になります。



~~~~~~~~~
温度計を入れて水温を測定する時に、熱源付近に配置した場合は比熱を測る事になり、熱源から離れた位置に温度計を置いて水温を測定した場合は熱伝導率を測る事になるのですか?
~~~~~~~~~
測っているのは、「温度」です。
熱伝導率や比熱は関係ありません。
熱伝導率を測定するためには、温度勾配と熱流束を測定しないと、求まりませんよ。
それに、水ですと、温度差が生じると、密度差が生じて、
結果、自然対流(熱伝達)が発生してしまい、熱伝導率を測れなくなってしまいます。



~~~~~~~~
どちらの測定も熱量を与えてある位置の温度変化の観察ですが、どうやって区別するのか分かりません。
~~~~~~~~
そら~、そうなりますよ。
この現象には、熱容量(比熱)と熱伝導率の両方が絡んでいますから。
さらに、温度計と測定する水との間で熱の授受の関係が発生しています。
しかも、自然対流(熱伝達)まで絡んでくるので、超~複雑な現象ですよ。



~~~~~~~~
また熱い水は水面の方へ溜まり易い理由は何ですか?
~~~~~~~~
温度が高くなると、一般に、密度が小さくなります。
軽いモノは、重いモノの上に登ってゆこうとするでしょう。
重いモノは、下に沈んで行く。
ですが、これは「重力」がある時の話です。
無重力場では、このような現象は起きません。
ですから、重力による自然対流をなくすために、
宇宙ステーションなんかで測定するといいのかも知れませんね~。


~~~~~~~
れは”高温の水”が上へ移動したという熱伝導率に関わる現象でしょうか?
~~~~~~~
”高温の水”とは、高い熱エネルギーを持った水のこと。
これが上に向かって移動しま~す。その穴を補う形で、低温の水がそこにやってきます。
ですから、
熱の移動(?)という観点からすれば、単純な(水が動かない時の)熱伝導とはメカニズムが大きく異なりま~す。
数学的にかなり難しい方程式(連立微分方程式、最低でも四つの微分方程式)を解かなければならなくなります。

こんにちは。

比熱と熱伝導率は、一応、別なモノ、互いに無関係なものです。

比熱(熱容量) = 熱量の変化量/温度の変化量
記号で書くと、
 c = ΔQ/ΔT
で定義されます。
で、
 熱量の変化ΔQの符号が「プラス」ならば、熱を外部からもらう
 熱量の変化ΔQの符号が「マイナス」ならば、熱を外に放出した
となります。

で、熱流束Jというのは、
ある時間tの間に面積Aのある面を熱量Qが通過した時、これらには、
 J = (Q/t)÷A
という関係があります。
通過した熱量をΔQ、時間間隔をΔtとすれば、
 J = (ΔQ/Δt)/A
...続きを読む

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q熱力学:平衡温度の計算について

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4698330.html
上のURLの質問をした者です。
エントロピーの計算について手持ちの教科書でセ氏温度で計算されていたのはおかしい、という結論がでたのですが

>>まず、平衡温度をtとおくと0.9(100-t)=4.2(t-15)よりt=30℃

ここもケルビン温度で計算するべきなのではと思います。
教科書ではセ氏温度で計算していて30℃となっていましたが、
ケルビン温度で計算するのが正しいでしょうか?

Aベストアンサー

すべてケルビンで考えたとして

0.9{(100+273)-t}=4.2{t-(15+273)}
で計算すると
5.1t=(0.9+4.2)*273+(0.9*100+4.2*15)
より、t=273+30[K]

で結局同じになります


ただ、ケルビンで統一した方がベターだとは思います

Qlogとln

logとln
logとlnの違いは何ですか??
底が10かeかということでいいのでしょうか?
大学の数学のテストでlogが出てきた場合は底が10と解釈してよいのでしょうか??
解説お願いします!!

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>logとlnの違いは何ですか??

「自然対数」は、natural logarithm の訳語です。
「ln」というのは、「logarithm 。ただし、natural の。」ということで、つまり「自然対数」という意味です。
一方、log というのは、底がeなのか10なのかがはっきりしません。


>>>大学の数学のテストでlogが出てきた場合は底が10と解釈してよいのでしょうか??

数学であれば、底がeの対数(自然対数)です。底が10の対数(常用対数)ではありません。
一方、log は、数学以外であれば不明確な場合があります。

私の大学時代と仕事の経験から言いますと・・・

【eを用いるケース】
・数学全般(log と書きます)
・電子回路の信号遅延の計算(ln と書く人が多いです)
・放射能、および、放射性物質の減衰(log とも ln とも書きます。ただし、eではなく2を使うこともあります。)

【10を用いるケース】(log または log10 と書きます)
・一般に、実験データや工業のデータを片対数や両対数の方眼紙でまとめるとき(挙げると切りがないほど例が多い)
・pH(水溶液の水素イオン指数・・・酸性・中性・アルカリ性)
・デシベル(回路のゲイン、音圧レベル、画面のちらつきなど)

ご参考になれば。

こんにちは。

>>>logとlnの違いは何ですか??

「自然対数」は、natural logarithm の訳語です。
「ln」というのは、「logarithm 。ただし、natural の。」ということで、つまり「自然対数」という意味です。
一方、log というのは、底がeなのか10なのかがはっきりしません。


>>>大学の数学のテストでlogが出てきた場合は底が10と解釈してよいのでしょうか??

数学であれば、底がeの対数(自然対数)です。底が10の対数(常用対数)ではありません。
一方、log は、数学以外であれば不明確な場...続きを読む