0度の氷を溶かすには80cal/1ccのエネルギーが必要といわれています。
1ccの氷を電気エネルギーを加えて溶かす場合の電力量は、加熱損失を無視すれば、
80cal→336J→0.093Wh(単なる単位換算)
と計算できます。
加えた電気エネルギーは溶けた水が保有していることになります。

逆に水を凍らせる場合、同様に 0度1ccの水→氷0度、
80calの熱を奪えば良いとされていますが、
これを「電気で80calの熱を奪う場合の電気エネルギー」としてはどのように考えれば良いのでしょうか。
エネルギーを奪うために加えたエネルギーと奪ったエネルギーの行方も教えてください。

背景
製氷の電力量がこの「80cal」に関連付けられれば、「氷の保冷」時間とその電力量にも(氷の比熱で)適用できるだろう、ということからです。とりあえずは原理的な知識として、設備等の効率は無視。
そんな単純なものではないのでしょうか。

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A 回答 (3件)

Q1,Q2とも、その通りでよいと思います。


ただ、氷蓄熱冷房では、氷は0℃の水混じりのザラメ雪状態にすることが多いようです。そのほうがパイプで輸送するのに便利ですから。
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この回答へのお礼

適切なご回答をありがとうございました。
この問題を扱うのが久しぶりだったので、熱交換器とかCOPという評価尺度の存在をすっかり忘れていました。

お礼日時:2014/07/04 22:28

すみません、前の回答のリンクを間違えていました。


http://www.meltec.co.jp/museum/ice/

なお、効率だけを考えれば、氷蓄熱冷房より普通にエアコン(COP=4~6)を使ったほうがよいです。
氷蓄熱暖房は、深夜電力を使うのと、夜は外気が冷たいので移動する熱量が少なくて済むという点が優れています。
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この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございます。

確認させてください。
Q1)
> 驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。
例えば、下記の考え方でよいでしょうか。
1ccの水0度→氷0度 エネルギー約0.1Whを奪うための電力は約0.05Wh(元質問計算値(逆現象)の半分)
氷0度1kg→-10度まで冷やす電力は、2.9Wh
  …氷の比熱0.5cal/g×1kg×10deg=5,000cal→5.8Wh これの半分
 
Q2)
> 驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。
> 氷蓄熱冷房より普通にエアコン(COP=4~6)を使ったほうがよいです。
この両者COPの違いは、外囲温度差(利用できる熱交換媒体差も含む)による効率が影響しているとの見方でよいのでしょうか?

####
何度も済みませんがよろしくお願いします。

お礼日時:2014/07/04 14:32

電気で「熱を与える」のは簡単ですが、「熱を奪う」ことはできません。

かわりに「熱を移動する」ことで問題を解決しています。ヒートポンプという装置を使います。冷蔵庫、エアコンもヒートポンプです。
ヒートポンプは必ず熱を捨てる部分があって、エアコンの屋外器、冷蔵庫背面の放熱板(今は直接見えないものが多いですが)から熱が出ていきます。

ヒートポンプの効率=1kWhの電力を使って移動できる熱量?kWhは、COPという数字でカタログに記載されていますが、驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。電気の仕事量の2倍の熱を移動できるのです。

ヒートポンプで氷を作って冷房に利用する装置はすでに「氷蓄熱冷房」と呼ばれて一般化しています。
http://www.meltec.co.jp/products/refri_aircon/re …
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Q塩水の氷を作るには?

塩水の氷を作ろうとすると、
水の氷に濃い塩水の部分が出来る・・・ふぞろいな氷が出来ます。
(スポーツドリンクを凍らしてから飲むと濃いところばかり溶けてくる・・・のと同じ)

そこで、出来るだけ均一にするには急速に冷凍するしかないのですが・・・
家庭用ではそんなこと出来ません。

そこで冷やした塩水をスプレーで少しづつ水滴として凍らせれば・・・と思ったのですが、
結構な手間と冷凍庫の開け閉めがかなりになります・・・
あとは過冷却の時に一瞬で凍らすか?だと思いますが・・・

何か簡単な良い方法は有りませんか?

釣用の魚保存用ですので、そこそこ均一なら・・・って事です。

以前は、氷と塩水を持っていったのですが・・・
塩水を入れるので・・・氷の溶け方が早くて・・・

Aベストアンサー

 小粒の氷ができる製氷皿を使えばまずは不均一といってもその大きさの中での不均一になるから、それを大きな容器に移し替えて更に塩水混ぜて固めては。

Q物理です x^2+y^2<=1 x>=0 y>=0で与えられる重心を 求める問題で重心のx座標を

物理です
x^2+y^2<=1 x>=0 y>=0で与えられる重心を
求める問題で重心のx座標を
1/S∮(0→1)x√1-x^2となっているのですが
なぜこうなるのかがよく分かりません
解説お願いします

Aベストアンサー

重心は、任意の点の周りのモーメントを考えたときに、「微小部分の重量のモーメントの総和=全重量が重心位置にある場合のモーメント」となる点です。

 与えられたのは、半径 1 の 1/4 円の扇型です。その「微小部分」を、x座標を x ~ x+dx の「縦割り」部分にすると、面積は「高さ」が √(1 - x) 、幅が dx ですから
 ΔS = √(1 - x)*dx
です。
 この部分原点回りのモーメントの「腕の長さ」は x ですから、物理的な「力」を考えるために密度を ρ として、モーメントは
  ρ*xΔS = ρ*x√(1 - x)*dx
です。従って、「微小部分の重量のモーメントの総和」は
  ∫[0~1] ρ*x√(1 - x) dx    (1)
です。

 これに対して、「全重量が重心位置にある場合のモーメント」は、重心の x 座標を x0 とすると
  ρ*S*x0     (2)

(1)と(2)が等しくなるので
  ρ*S*x0 = ∫[0~1] ρ*x√(1 - x) dx

 従って
  x0 = (1/S)∫[0~1] x√(1 - x) dx

 S は 1/4 円なので
   S=(1/4)パイr^2 = パイ/4
ですね。

重心は、任意の点の周りのモーメントを考えたときに、「微小部分の重量のモーメントの総和=全重量が重心位置にある場合のモーメント」となる点です。

 与えられたのは、半径 1 の 1/4 円の扇型です。その「微小部分」を、x座標を x ~ x+dx の「縦割り」部分にすると、面積は「高さ」が √(1 - x) 、幅が dx ですから
 ΔS = √(1 - x)*dx
です。
 この部分原点回りのモーメントの「腕の長さ」は x ですから、物理的な「力」を考えるために密度を ρ として、モーメントは
  ρ*xΔS = ρ*x√(1 - x)*dx
です。従っ...続きを読む

Q氷に塩or塩水で温度が下がるのはどっち

釣りに行くので氷は必需品です。

スーパーなどで保冷用の氷を貰っていきます。
クーラーボックス(もしくは発砲スチロールの箱)に氷を入れて、
そこに釣った魚を入れていきます。
(魚は15cmほどのサヨリなので、秋刀魚の稚魚だと思ってもらって差し支えありません)
ある程度釣ったらさかなの保存の為に塩水(約30%)を入れて居ます。
(浸透圧の問題で真水の氷水だと魚がふやけます)

そこで質問ですが・・・
塩を掛けると氷の温度が下がります。
塩水でも同じでしょうか?

できれば魚がシャキシャキぐらいになると良いのですが・・・
長時間冷えが続くのは塩ですか塩水ですか?

Aベストアンサー

>塩を掛けると氷の温度が下がります。
>塩水でも同じでしょうか?
下がりません。(^^) いわゆる寒剤ですが塩の融解熱は無関係です。

 体験もされているはずです。
 アイスコーヒーを作るとき、同じ重さの0℃の【水】に入れたてのコーヒーを入れても生ぬるいコーヒーが出来るだけ
 熱がある時に、0℃の氷枕と、0℃の水枕・・・どちらが熱を奪うでしょう。
 やかんの口から出てくる気体--同じ100℃でも白煙(細かい水滴)に指かざしても平気だけど、透明な水蒸気の部分に指入れたら大火傷する。
 熱と温度は違うもの---中学校の理科で徹底的に叩き込まれたはず(状態変化)
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 ビーカーに氷を入れて加熱して氷が溶けるまで【いくら熱を加えても】温度が変わらず0℃のまま、沸騰するときも同様でしたね。

 氷で頭やコーヒーを冷やせるのは、氷が溶けるときに大量の熱を奪うからです。
 水蒸気で火傷したり、蒸気機関が動くのは水蒸気が大量の熱(エネルギー)をもつからです。
 霜が降りて野菜が傷むのは霜が溶ける時に大量の熱を奪うからです。

>ある程度釣ったらさかなの保存の為に塩水(約30%)を入れて居ます。
 まったく意味無いです。塩を振ったほうが良い。
 塩水だと浸透圧で旨みがみな出てしまう。
>(浸透圧の問題で真水の氷水だと魚がふやけます)
 なら、氷と魚が接触しないように氷はポリ袋にいれて作るか、ポリ袋に入れる。
 ボックスの下に氷をいれ「すのこ」でも置けばよい。

>長時間冷えが続くのは塩ですか塩水ですか?
 塩はまったく関係ないです。氷か水の違いだけです。
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 塩が存在すると温度は下がりますが、それによって熱を沢山奪うわけではない。
 固体が液体になるときに大量の熱エネルギーが必要です。水に塩が含まれると固体と液体の境界にぶつかる粒子の数が塩に邪魔されて減るから、相対的に熱を奪って固体⇒液体になる粒子の数が増えるから温度が下がる。系全体の温度は下がっても熱の量は変わらない。

>塩を掛けると氷の温度が下がります。
>塩水でも同じでしょうか?
下がりません。(^^) いわゆる寒剤ですが塩の融解熱は無関係です。

 体験もされているはずです。
 アイスコーヒーを作るとき、同じ重さの0℃の【水】に入れたてのコーヒーを入れても生ぬるいコーヒーが出来るだけ
 熱がある時に、0℃の氷枕と、0℃の水枕・・・どちらが熱を奪うでしょう。
 やかんの口から出てくる気体--同じ100℃でも白煙(細かい水滴)に指かざしても平気だけど、透明な水蒸気の部分に指入れたら大火傷する。
 熱と温度は違う...続きを読む

Q車で走っている人間の感覚で、加加速度(躍度)=0の時を判断できるか?

物理の皆様。僕は数学であることを考えまして、それを物理の場合にはどうなのかをお聞きしたいのです。

そもそも、発端は高校数学で、y=f(x)のグラフを書くとき、y'の符号や、y''の符号を、増減表にまとめるのですが、では、y'''の符号や値はどのような意味を持つのだろうということです。

数学的に、y=f(x)で表されるなめらかなグラフがあったとき、その1点とその近傍に注目します。
それを、1次関数で近似する、つまり接線をひくことで、増加かどうかを見て取れます。
それを、2次関数で近似すると、下への膨らみかどうか、つまり、下に凸かどうかを見て取れます。
そして、3次関数で近似すると。。。。
たとえば、3次の係数がプラスの3次関数のグラフの極大点の近傍と、3次の係数がマイナスの3次関数のグラフの極大点の近傍とでは、視覚的に違いは無い。つまり、視覚的には何も見て取れないと思っています。

次に、物理的に、xを時間、y=f(x)を距離とし、車で走っているという状況をイメージしてみます。
ある時間と、その時間の近傍での人間の感覚で、n次導関数の値が、たとえば0であるかどうかを判別できるでしょうか?

物理の皆様。僕は数学であることを考えまして、それを物理の場合にはどうなのかをお聞きしたいのです。

そもそも、発端は高校数学で、y=f(x)のグラフを書くとき、y'の符号や、y''の符号を、増減表にまとめるのですが、では、y'''の符号や値はどのような意味を持つのだろうということです。

数学的に、y=f(x)で表されるなめらかなグラフがあったとき、その1点とその近傍に注目します。
それを、1次関数で近似する、つまり接線をひくことで、増加かどうかを見て取れます。
それを、2次関数で近似すると、...続きを読む

Aベストアンサー

物理的な回答ではありませんが、振動規制法などでは加速度を元に公害振動の評価を行っています。

しかし、振動感覚などの評価については、加速度ではなく、加加速度による評価の方が人間の感覚と対応するという報告も出ており、加加速度が人間の感覚器官に影響をしているようです。
だから人間の感覚で加速度の変化を示す加加速度がある程度判別できるのではないかと思います。

ただし人間の感覚は対数軸上で評価をした方がよいと言われており、周波数分析などはフーリエ解析のような等間隔の周波数分析方法は好まれず、オクターブ(倍半分の関係)分析のような等比による分析を基準にした評価を通常用いますので、微妙な差は判断できないのではないでしょうか?

参考URL:http://www.marianna-u.ac.jp/gakunai/anatomy/jinrui59/sympo.html

Q塩水を凍結乾燥したらどうなりますか?

塩水を凍結乾燥して、氷の体積が減っていく過程で塩はどうなるのでしょうか?勝手に想像しているのが、氷が小さくなるにつれて氷の表面に濃縮されていくという答えですがあっていますか?考えを聞かせてください。

また、塩水を凍結する時に周りから凍っていくと思いますが、その時に塩水はそのまま凍るのでしょうか?もしくは内部(液体)に移動するのでしょうか?

Aベストアンサー

>塩水を凍結乾燥して、氷の体積が減っていく過程で塩はどうなるのでしょうか?
この日本語は間違いではありません。凍結乾燥ですからね。
氷から蒸発するのは水のみですからもちろん蒸発しない塩は氷の表面に濃縮されます。

>塩水を凍結する時に周りから凍っていくと思いますが、その時に塩水はそのまま凍るのでしょうか…
No2の人も言われている通り、実際には凍る際に塩分を結晶として取り込んでしまいます。なので氷の中に塩分の結晶が分散している状態になります。
ただ、選択的に水分が先に結晶化しますので塩分は内側の液に濃縮されます。ですので内部の塩分の方が高くなります。

しかし、実際には液滴の外側に完全な氷ができるわけではないので(穴がある)凍結乾燥操作の際には内側の液が外側に出てきてしまいます。このため空洞のある結晶塊が得られます。

Q電磁気の定数 μ0、ε0、k0、km はμ0が基準ですか?

電磁気の定数 μ0、ε0、k0、km はμ0が基準ですか?

電磁気学はド素人です。
高校教科書物理IIを勉強しています。

わからない点について、
ネットや本で調べているのですが、
どうしても分からない点がいくつかあるので、
質問してみることにしました。
ネット上で質問するのは初めてなので、
質問したいことが伝わるか不安ですが、
よろしくお願いします。

[1]
電磁気で登場する定数の値は教科書には
バラバラに値だけ書いてあります。
でも、何故そんな変な値になるのか?
(比例定数だからもっと簡単になればいいのに)
と疑問に思い、いろいろ調べているうちに
自分の中では以下のような結論に達しました。
が、これで正しいのか?
それとも、違う理由があるのか?を知りたいです。

●電磁気学はマクスウェルの方程式が基本
●マクスウェルの方程式に「4Π」が現れないように
 するために「μ0=4Π×10^-7」と定める
 (10^-7は実際に用いる値が
  小さすぎないためのケタ合わせ)
●マクスウェルの方程式より
 クーロンの法則の式が導けて
 その比例定数1/4Πε0 1/4Πμ0 を
 それぞれk0、kmとおく
●また、マクスウェルの方程式より
 c=1/(ε0μ0)^1/2 が導ける
●実験の測定値より、現在は光速c=2.99792458×10^8
 とされている
●以上より、μ0を決めるとk0、km、ε0が
 計算より求まる

でよいのでしょうか?

[2]
でも歴史的にはk0、kmが先に実験で求められて
それが1/4Πε0 1/4Πμ0であるため
正確な値が再定義されたのでしょうか?

電磁気は、単位や定数の値が後から
再定義されているものが多いようで
???ばかりです。

[3]
あと、磁場Hと磁束密度Bについて
B=μHの関係がありますが、
HとBは何が異なるのか、
その比例定数にあたる透磁率μは
何を意味するのかが理解できずに
悩んでいます。
教科書には
●磁場が磁極に及ぼす力から定めた磁場の強さ
●磁場が電流に及ぼす力から定めた磁場の強さ
と書いてありますが、
なぜその比例定数がμになるのでしょう?

いろいろ質問して申し訳ありませんが
最後にもう一つ。

[4]
磁気量の単位Wb(ウェーバー)の大きさは
何を基準に定めているのですか?

疑問だらけで、全然先に進めず困っています。
よろしくお願いします。

電磁気の定数 μ0、ε0、k0、km はμ0が基準ですか?

電磁気学はド素人です。
高校教科書物理IIを勉強しています。

わからない点について、
ネットや本で調べているのですが、
どうしても分からない点がいくつかあるので、
質問してみることにしました。
ネット上で質問するのは初めてなので、
質問したいことが伝わるか不安ですが、
よろしくお願いします。

[1]
電磁気で登場する定数の値は教科書には
バラバラに値だけ書いてあります。
でも、何故そんな変な値になるのか?
(比例定数だからもっと簡単になれば...続きを読む

Aベストアンサー

 ●の流れは正しいと思います。

 電磁気の単位が構築されたのは、理論がけっこうわかってしまった後の比較的最近(?)の事で、理論的に色々いじれるので、二つも三つも単位系が出来て上がってしまったというのが実情と思えます。

 例えばクーロンの法則、
  F=k0・q1・q2/r^2

で、力F=1(N),電荷q1=q2=1(C),距離r=1(m)の時で、k0を定義するとします。これで良さそうなのですが、電荷1(C)(クーロン)はどう定義するの?という問題が生じます。そこでk0=1(無次元)とおいて、逆にそれを、1(C)の定義にするなんてやり方もあります。このやり方だと、C=N^(1/2)×mになるので、電磁気の固有単位はなくなり、全て力学単位で表せますが、ちょっとやり過ぎでは?というのが正直な感想です(もちろん、正しいんですけど・・・)。
 というのは力学単位は、万有引力の法則、
  F=G・m1・m2/r^2

なんかから出てきたものなので、電気力とは力の起源が違うのだから、電気量の固有単位Cはあった方が気持ち悪くない・・・^^。
 というわけでCを採用します。そうするとk0の決め方は色々あるわけです。k0・q1・q2全体が、F×r^2に等しければ良いだけなので。
 電磁気学の基本法則は5つ(実質4つ)あります。ファラデーの法則,アンペールの法則,電場と磁場のクーロンの法則の微分形,電荷保存則。これらの式が綺麗になるようにk0やkmを決めます。決め方には一長一短があり、さっきのk0=1方式(今度は無次元でない)だと、電気は綺麗になるけれど、磁気はどうかな?といった具合です。なので、平等に綺麗に(汚く?)なるようなのがいちおう妥当であろうと・・・^^;。それで調整した結果、k0やkmは、あんな不思議な値になりました。
 ここで話をややこしくしたのはウェーバーさん(磁荷の単位)です。当時、磁場が電流から発生し、電流は電荷の流れである事はわかっていたので、アンペールの法則から、1(m)離れた平行一定直線電流間にはたらく力が1(N)のとき、1(A)(アンペア)と決めよう、みたいな事を言い出します。そして1(A)の電流が1秒間に運ぶ電気量が、1(C)だと・・・。ここが電磁気学と現実の世界との接点です。後は法則を順次たどって実験にかけ、k0やkmを決めます。この立場だと、光速はε0とμ0から決まります(こっちの方が、なんか嬉しい^^)。光速とμ0からε0を決める方が、より普遍的とは思いますけど、要は現実との接点をどこにするかです。

>なぜその比例定数がμになるのでしょう?
 たんなる単位合わせの結果だ、というのはいちおうの正解だとは思います。でもμって、物質定数なのはご存知ですよね?(真空も物質の一種と考える)。という事は、同じ磁束密度B(電流値で決まる)であっても、まわりの状況によって磁場H=1/μ×Bは変わってくる。こういう場合、比例定数によらない(まわりの状況に左右されない)物理量Bの方が、磁場の正体だ!と考えたくなります(説明になってないかな?^^;)。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B0%97%E3%81%AE%E5%8D%98%E4%BD%8D

 ●の流れは正しいと思います。

 電磁気の単位が構築されたのは、理論がけっこうわかってしまった後の比較的最近(?)の事で、理論的に色々いじれるので、二つも三つも単位系が出来て上がってしまったというのが実情と思えます。

 例えばクーロンの法則、
  F=k0・q1・q2/r^2

で、力F=1(N),電荷q1=q2=1(C),距離r=1(m)の時で、k0を定義するとします。これで良さそうなのですが、電荷1(C)(クーロン)はどう定義するの?という問題が生じます。そこでk0=1(無次元)とおいて、逆にそれを、1(C)の...続きを読む

Q北極で浮かんでいる氷が融けると海面が上昇する?

調べていたのですが北極で浮かんでいる氷が融けると海面が上昇するという事についてわからなくなってしまったので教えて下さいませ。


・アルキメデスの原理で考えると北極に浮かぶ氷が融けても海面が上昇する事はない。

・コップにコップ満タンに真水と氷を入れ、真水に浮かぶ氷が融けた場合、水は溢れないが、
コップにコップ満タンに塩水と氷を入れ、塩水に浮かぶ氷が融けた場合、水は溢れる。
よって海面は上昇する。

北極で浮かぶ氷が融けた場合にはどちらで考えればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

純物理的には、
・コップにコップ満タンに塩水と氷を入れ、塩水に浮かぶ氷が融けた場合、水は溢れる。
のほうが正しいとしても、 上昇量がどれくらいかというのが問題となります。
過去の質問で計算したことがありますが、多めに見積もっても3~4ミリ。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4038684.html

一方、
グリーンランドの氷が全部溶けると7~8m、
南極大陸の氷では60~70m。

これらに比べるとあまりにも小さいから、海上の氷が解けても変化が無い、として差し支えありません。

Qエネルギー(熱エネルギー、電気エネルギー)の問題

明日物理の試験なのですが、本当に苦手なので中々答えが出ません。
得意な方、出来れば簡単な解説とともに計算式・答えを教えていただきたいです。

**
(必須)某社の電気ポットは消費電力が700ワット(1ワットとは、1秒間で1ジュールの電気エネルギーを消費すること)で、2Lの湯を沸かすことができる。

(1)15℃の水2Lを100℃に熱するために必要な熱エネルギーは何calか。
ただし1Lは1000cm3であり、水1cm3の質量は1gとする。

(2)これをジュール単位に換算せよ。
ただし、1cal=4.2ジュールとする。

(3)消費した電気エネルギーが全て熱エネルギーに変換されるとすると、この電気ポットで15℃の水2L沸騰させる(100℃に熱する)のに何分間かかるか。

++

どうかお願いします。

Aベストアンサー

こんばんは。

(1)
1カロリーは、1g(体積で言えば1cm^3)の水の温度を1℃上げるエネルギーです。

ですから、
15℃から100℃にするということは、85℃上げるということ。
つまり、温度上昇は、1℃の85倍です。
そして、
2L = 2000cm^3 ですから、1cm^3 の場合の 2000倍のエネルギーが必要です。
ということは、
「1カロリーの85倍の2000倍」のカロリー(エネルギー)が必要です。

(2)
「(1)の答え(単位は[cal])」 × 4.2[J/cal]
です。
単位を見れば、cal×J/cal = J でジュールになりますよね。
ですから、(1)の答えに4.2をかければいいんです。

(3)
ワット(W)は、[W]=[J/秒] です。
ワット数が大きいほど時間は短くて済みますから、ワット数をかけるのではなくワット数で割ることになります。
ですから、式は、
「(2)の答え(単位は[J])」÷ ワット数[J/秒] = かかる時間(単位は[秒]
となります。
単位の関係も、J ÷ J/秒 = J × 秒/J = 秒 となりますから、矛盾していませんよね?
ちなみに、「何分間」というのが問題ですが、上の式の答えは秒で出てきますから、
仕上げに秒を分に直さなくてはいけません。


ご参考になりましたら。

こんばんは。

(1)
1カロリーは、1g(体積で言えば1cm^3)の水の温度を1℃上げるエネルギーです。

ですから、
15℃から100℃にするということは、85℃上げるということ。
つまり、温度上昇は、1℃の85倍です。
そして、
2L = 2000cm^3 ですから、1cm^3 の場合の 2000倍のエネルギーが必要です。
ということは、
「1カロリーの85倍の2000倍」のカロリー(エネルギー)が必要です。

(2)
「(1)の答え(単位は[cal])」 × 4.2[J/cal]
です。
...続きを読む

Q氷について

氷は凍らせたものによって解ける早さが違うのでしょうか?
またそれは何故なのでしょうか? 
実際に普通の氷、透明な氷、炭酸水、塩水を凍らせたもの、砂糖水を凍らせたもので実験して見たら透明な氷が一番解けるのが遅く、他はそこまでの差はありませんでしたが一番最初に炭酸水が解けました。
よかったら教えてください。
学校の授業で発表するのですが、なぜ早さが違うのか?と聞かれるかもしれないので・・・

Aベストアンサー

はじめして

実験条件が正確に分からないと回答は難しいです。
…実験条件が分かっても、ズバリの回答は難しい質問ではあるのですが...

以下は、私の「仮説」です。
食塩水や砂糖水はやっかいなので置いておいて、
普通の氷、透明な氷、炭酸水を比べると、
炭酸水>普通の氷>透明な氷
の順で気泡の量が多くなっていると思います。そのため、
1.気泡の分だけ、外形の寸法は同じでも氷本体の体積は小さくなっている
2.また、気泡の一部が溶けると表面が「凹」の形となって、実際の表面積が大きくなり周りから熱をもらいやすくなる
事が考えられると思います。
ただ、1については間違いないと思いますが、2については凹に氷が溶けた水がたまりますので、影響は小さいかもしれません。

単純な実験の割に、結果の理由の説明は難しいです。
「正解」を求めるよりも、いろいろと調べてみたり、他の人の意見を聞いたりして、「omega-13さんなりの説明」ができるようにすることが大切だと思います。

Qエネルギー保存則(位置エネルギーと熱エネルギー)

次の問いでどうしても理解出来ない点があります。


問)高さ84mのダムがある。
水の重力による位置エネルギーがすべてエネルギーに変化すると
放流により水の温度は何度上昇するか。
ただし、重力加速度は9.8m/s^2、水の比熱は4.2J/g/kとする


 位置エネルギーとエネルギーの和は=で結ばれるのですよね?

  放流した水の質量をm(kg)、温度上昇をt(℃)とするとエネルギー保存の法則より

    m×9.8×84=1000m×4.2×t
             t=0.196

    となっているのですが、なぜ水の質量mは1000でかけるのかが
    わかりません。
    どうしてなのでしょうか?
    また、位置エネルギー、熱エネルギーの公式は覚えておく方がよいのでしょうか。
 
    よろしくお願いします。

Aベストアンサー

私は理系ですが、公式は暗記していません。
どうやって覚えているかというと、

「位置エネルギーは、力に対して、その力をかける距離をかけたもの」
これって、仕事の定義と同じでしょう。

「比熱は、温度の上がりにくさを表す物質固有の比例定数」
「物質の量(質量)が多いほど、それだけ熱を与えないと同じだけ温度が上がらない」
これさえ覚えておけば、いつでも、
温度上昇 = 比熱 × 質量 × 与えた熱量
という式が書けます。
単位だけ書くと、
K = ? × kg × J
ですから、つじつまを合わせるためには、比例定数である比熱の単位は当然、K/(J・kg) になります。

問題では、K/(J・kg) ではなく K/(J・g) になってしまっているので、
4.2K/(J・g) = 4.2K/(1J×0.001Kg) = 4200K/(J・Kg)
と直してから計算すればよいです。
それが、1000をかける意味です。


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