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危険物取扱者試験 乙4の過去問/予想問題「第23729問」を出題

問題

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ある物質 5g の温度を 10℃ から 35℃まで上げるのに、 262.5J 熱量を必要とした。この物質の比熱として、次の選択肢のうち正しいものを選べ。
   1 .
1.8 J/(g・K)
   2 .
2.1 J/(g・K)
   3 .
4.2 J/(g・K)
   4 .
5.2 J/(g・K)
   5 .
6.2 J/(g・K)
( 危険物 乙4の過去問/予想問題 問138 )

この過去問の解説 (4件)

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温度変化があるということは、熱が移動するということです。
この熱のエネルギーを「熱量」といいます。

熱量は、次のような式になります。

熱量[J] = 質量[g] × 温度変化[K] × 比熱[J/(g・K)]

(比熱は、物質1gを1℃上げるのに必要な熱量です)

262.5 = 5 ×(35 - 10)× 比熱
262.5 = 5 × 25 × 比熱
262.5 = 125×比熱

となるので、求める比熱は

262.5 ÷ 125 = 2.1 となります。
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この物質の比熱、すなわちこの物質1gを1℃上昇させるのに必要な熱量を求めればよい。

問題文よりこの物質5gの温度を10℃から35℃まで(25℃)上げるのに262.5J必要なことが分かるので、
262.5÷5÷25=2.1
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9
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求める比熱をCとすると、

5×C×(35-10)=262.5 よって C=2.1

【温度について】
・セルシウス温度 単位: ℃
1気圧で氷の融点を0 ℃、水の沸点を100 ℃とし、その差を100等分したものです。
・絶対温度 単位: K (ケルビン)
物質の種類に左右されないで温度を定めるため理想気体の熱膨張を計算して求めたものです。

絶対温度とセルシウス温度の関係は、 絶対温度T (K) = セルシウス温度t (℃) + 273  です。

【熱量について】
熱量とは、書いた字のごとく熱の量のことです。単位は、エネルギーと同じ (J)を用います。
1気圧で、水1gを1℃上昇させるのに必要な熱量は、4.186 Jです。これは1calと等しい熱量です。

【比熱について】
比熱は、物質1gの温度を1℃上昇させるために必要な熱量です。単位は、J/(g・℃)です。
 
比熱c(J/(g・℃))、質量m(g)の物質の温度を1℃上昇させるために必要な熱量を熱容量Cと言います。 C=mc (J/℃) となります。
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比熱は、1gの物質を1 K (°C)上げるために必要な熱量のことです。

熱量をQ, 質量をm, 比熱をSとすると
Q = m S ΔT
S = Q / mΔT

温度上昇量は
35°C - 10°C = 25°Cだから

S = 262.5J / 5g × 25K
S = 2.1 J/(g K) 【答】
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