物理 熱の問題

至急物理の問題の解答をお願いします！！
途中過程も書いて下さい。

水の比熱を4.19J/g 氷の融解熱を334J/gとする。
ただし、外部との熱のやり取りは無いものとして計算せよら。

(1)90℃の水200gと30℃の水100gを混ぜた時、混ぜたものは何℃になるか。

(2)100℃水200gと0℃の氷200gを混ぜた時混ぜたものは何℃になるか。

不明な点があれば質問してください。
物理の得意な方是非解答お願いします！！

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/02 18:56

単なる、熱量の移動計算です。

計算自体は小学校の算数レベルです。
計算式（方程式）を作るのが、中学校の数学レベルです。「比熱」や「融解熱」が何を意味するのか分かっていれば、それを使って補遺定式が作れます。

なお、水の比熱は「4.19 J/g」ではなく「4.19 J/g･K」のはず。「１グラムの水の温度を１度（1 K）上げるのに必要な熱量」ですから。

(1)90℃の水200gと30℃の水100gを混ぜた時、混ぜたものは何℃になるか。

これは「水の比熱」すら使わずに計算できます。

最終温度を X ℃ とすれば
　200 (g) * (90 - X) (K) * 4.19 (J/g･K) = 100 (g) * (X - 30) (K) * 4.19 (J/g･K)

結局
　200 * (90 - X) = 100 * (X - 30)
より
　X = 70 (℃)
と求まります。


(2)100℃水200gと0℃の氷200gを混ぜた時混ぜたものは何℃になるか。

これには、「比熱」と「融解熱」とが必要です。
最終温度を Y ℃ とすれば

100 ℃ の水200 g が失う熱量は
　Q1 = 200 (g) * (100 - Y) (K) * 4.19 (J/g･K) = 83800 - 838Y (J)

一方、0 ℃の氷 200 g が得る熱量は
・0 ℃の氷 200 g → 0 ℃の水 200 g になるための熱量
　　Q2 = 200 (g) * 334 (J/g) = 66800 (J)
・0 ℃の水 200 g → Y ℃の水 200 g になるための熱量
　　Q3 = 200 (g) * (Y - 0) (K) * 4.19 (J/g･K) = 838Y (J)

これが、
　　Q1 = Q2 + Q3
となるので
　　83800 - 838Y (J) = 66800 (J) + 838Y (J)
よって
　　1676Y = 17000
→　Y = 10.143498･･･
　　　≒ 10.1 (℃)

この回答へのお礼

素早い解答ありがとうございます！分かりやすくまとまっていて理解しやすかったです！

お礼日時：2017/08/02 19:14

No.1 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/08/02 18:39

(1)結果をx℃とする

300x=90･200+30･100=21000
∴x=70 ℃

(2)結果をx℃とする
融解熱334J/gをカロリーに換算すると1cal=4.19Jだから、79.7cal/g
400x+79.7･200=100･200+0･200
400x=4060
∴x=10.2 ℃

この回答へのお礼

素早い解答ありがとうございます☺️(2)のcal計算の方がちょっと分かりませんでした。

お礼日時：2017/08/02 19:13