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No.3
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何が分からないのでしょうか。
それをきちんと書いて質問した方がよいですよ。また、自分で復習したり調べたりはしないのでしょうか?
(1) 「比熱」というものが分かりますか? 1g の物質の温度を 1K(=1℃)上昇させるのに必要な熱量(熱エネルギー:単位はジュール:J)です。
氷の比熱が 1.9 J/g・K なので、-20℃ から 0℃ まで「0 - (-20) = 20 K」上昇させるための熱量は
1.9 (J/g・K) × (2.0 × 10² (g) ) × 20 (K) = 7600 (J) ①
です。
「単位」を付けて書いてみると、何を計算しているのか分かると思います。
(2) ジュール(J)とワット(W) の関係は分かりますか?
1 W = 1 J/s (ジュール/秒)
です。つまり、1秒当たり1ジュールのエネルギーを与える電力が1ワットです。
グラフからすると、ヒーターは、① の熱量を 10秒間で与えています。つまり、1秒当たりでは
7600 (J) ÷ 10 (s) = 760 (J/s)
従って、ヒーターのW数は
760 (J/s) = 760 (W) ②
(3) 氷がすべて融け終わるのに、この②のヒーターで
98 - 10 = 88 (s)
の時間がかかっています。この間に供給される熱量は
760(W) × 88(s) = 760(J/s) × 88(s) = 66880 (J) ③
「融解熱」とは、単位「J/g」から分かるように、「1g の氷を融かすために必要な熱量」です。融けた氷は
2.0 × 10² (g) = 200 (g)
なので、融解熱は、③を 1g あたりの値にして、
66880(J) ÷ 200(g) = 333.4 ≒ 3.3 × 10² (J/s)
(「有効数字」という考え方から、与えられている数値が「2.0 × 10² (g)」「1.9 (J/g・K)」「88 (s)」などのように「2桁」なので、最終的な答えも3桁目を四捨五入して「2桁」にしました)
(4) 融けた水の温度を 0→10℃ の 10K 上昇させるのに
109 - 98 = 11 (s)
の時間がかかっています。この間に供給される熱量は
760(W) × 11(s) = 760(J/s) × 11(s) = 8360 (J) ④
水の「比熱」とは、単位「J/g・K」から分かるように、「1g の水の温度を 1K(=1℃)上昇させるのに必要な熱量(J)」です。水は 2.0 × 10² (g) = 200 (g) あります。
つまり、④の熱量は 200g, 10K に対するものなので、比熱は
8360(J) ÷ ( 200(g) × 10(K) ) = 4.18 ≒ 4.2 (J/g・K)
となります。
分かりますか? 各々の「単位」も含めて、何を計算しているのか追ってみてください。
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