temperature-heat

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物質の温かさや冷たさの度合い.}高温物質から低温物質へ移動するエネルギー}}.\ その量を\textbf{\textcolor{blue}{熱量}}という. \\   \textbf{\textcolor{blue}{比熱\,[J/(g・K)]}}  \textbf{\textcolor{red}{物質1\,gを1\,K温度上昇させるのに必要な熱量[J].}} \\\\  \textbf{\textcolor{blue}{質量$\bm{m}$\,[g],\ 比熱$\bm{c}$\,[J/(g・K)]の物質が$\bm{\Delta T}$\,[K]温度上昇したときに吸収した熱量 まずは温度と熱の違いを確認する.\ 「\bm{移動するのは熱である}」ことがとりわけ重要である. \\[.2zh] 温度は移動しない.\ 熱の移動によって各物質の温度が変化するのである. \\[1zh] 比熱の定義から,\ Q=mc\Delta t\ が導かれる. \\[.2zh] 1\,\text{g},\ 1\,\text{K}\,あたりc\,\text{[J]}\,なのであるから,\ m\,\text{[g]},\ \Delta t\,{[K]}\,ではmc\Delta t\,[\text{J}]\,となる. \\[.2zh] \Delta t\,は温度ではなく\bm{温度変化}であることに注意してほしい. \\[1zh] 比熱の具体例が次である. \\[.2zh] 水:4.18\,\text{J/(g・K)}, アルミニウム:0.90\,\text{J/(g・K)}, 鉄:0.44\,\text{J/(g・K)}、 金:0.13\,\text{J/(g・K)} \\[.2zh] \bm{比熱が大きい物質ほど温まりにくく冷めにくい.} \\[.2zh] 比熱が大きい物質は1\,\text{K}の温度変化により多くのエネルギーの出入りを要するからである. \\[.2zh] 例えば,\ 水1\,\text{g}を1\,\text{K}上昇させるには4.18\,\text{J}\,のエネルギーを要するが,\ 金1\,\text{g}ならば0.13\,\text{J}で済む. 水100\,mLが入った断熱容器に固体の水酸化ナトリウム2.0\,gを入れて溶かしたと \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }ころ,\ 液温が5.2\,K上昇した.\ 水溶液の体積を100\,mL,\ 密度を1.02\,g/cm$^3$,\ 比熱を \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }4.2\,J/(g・K)\,とするとき,\ 固体の水酸化ナトリウムの溶解熱を求めよ.\ $\ce{NaOH}=40$ \\[1zh] \hspace{.5zw}(2)\ \ プロパン\ce{C3H8}\,の燃焼によって,\ 温度20℃の水10\,Lを加熱することを試みた.\ プ \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }ロパンを0.010\,mol/s\,の燃焼速度で反応させたとき,\ 水の温度が50℃になるのに \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }必要な時間[秒]を有効数字2桁で答えよ.\ プロパンの燃焼熱は2220\,kJ/mol,\ 水の \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }密度は1.0\,g/mL,\ 水の比熱は4.2\,J/(g・℃)であるとする.     [北海道大] \\  (1)\ \ 発熱量は  \centerline{$\therefore 水酸化ナトリウム(固)の溶解熱は   (2)\ \ 水の温度上昇に必要な熱量$Q$は \phantom{ (1)}\ \ 必要なプロパンの物質量は  \centerline{$\therefore 必要な時間は  (1)\ \ 反応熱を実験で測定したければ,\ \bm{温度変化を測定して熱量に換算}すればよい. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ 水溶液の体積は100\,\text{mL}=100\,\text{cm}^3\,であるから,\ その質量は1.02\,\text{g/cm}^3\times100\,\text{cm}^3\,\text{[g]}\,である. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ これに比熱と温度変化を掛けると発熱量が得られる.\ 単位は\text{kJ}にするのが普通である. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ さらに\textbf{1\,\text{mol}あたりの発熱量に換算}すると溶解熱となる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ \ce{NaOH}\,2.0\,\text{g}\,の物質量は\,\bunsuu{2.0}{40}\,\text{mol}\,なので,\ 1\,\text{mol}:x\,\text{[kJ]}=\bunsuu{2.0}{40}\,\text{mol}:2.23\,\text{kJ}\,を計算すればよい. \\[1zh] (2)\ \ 水の質量は1.0\,\text{g/mL}\times10\,\text{L}\,(単位に注意)であり,\ 比熱と温度変化を掛けて必要な熱量が求まる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ \textbf{1\,\text{mol}のプロパンの燃焼によって2220\,\text{kJ}\,の熱量が得られる.} \\[.2zh] を計算するとプロパンの物質量が求まる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ また,\ \textbf{プロパンの燃焼速度は1\,\text{s}あたり0.010\,\text{mol}}である.を計算すると必要な時間が求まる.