温度と熱運動／熱容量と比熱／熱の伝わり方

第３章
1
熱や光の科学
温度と熱運動／熱容量と比熱／熱の伝わり方
第１節
1 温度と熱運動
1
日常生活に広く用いられる温度を
（ ）温度といい，単
熱の性質とその利用
位には℃を用いる。この温度では， 1 気圧のもとで，氷の融ける温度は
0 ℃，水が沸騰する温度は100℃となる。
物体を構成する粒子の熱運動は，
（ 2 ）℃となると停止する。
プラス
温度と熱が違うことに注意する。
風邪をひいたとき，「熱を計る」
というが，物理的には誤った表
現である。正しくは「体温（温
度）
を計る」である。
このときの温度を 0 ケルビンとし，目盛りの間隔を
（ 1 ）温度と同じに
した温度を
温度といい，単位には K を用いる。
（ 3 ）
プラス
0 Ｋを絶対零度という。絶対零
度では，すべての物質で，構成
する原子や分子の熱運動が停止
する。絶対零度よりも低い温度
は存在しない。
4
0 Ｋ＝
℃である。
（ ）
2 熱とエネルギー
の物体 A と
（ 5 ）
（ 6 ）
Ａ
の物体 B を接触させると，両物体の温
熱の移動
Ｂ
度は等しくなる。このとき，両物体は，
7
の状態にあるという。
（ ）
8
（ ）…温度の異なる物体が接触す
Ａは温度下降
るとき，高温の物体から低温の
Ｂは温度上昇
（ 7 ）
プラス
物体間で熱の移動がおこるとき，
高温の物体が失った熱量は，低
温の物体が得た熱量に等しい。
これを熱量の保存という。
物体へ移動する熱運動のエネル
ギーで，その量を
という。
（ 9 ）
（ 9 ）の単位にはＪ（ジュール）を用いる。
3 熱容量と比熱
10
（ ）…物体の温度を 1 K 上げるのに必要な熱量。単位には
J/K
（ジュール毎ケルビン）
を用いる。
（11 ）…物質 1 g の温度を 1 K 上げるのに必要な熱量。単位
には J/
（g･K）
（ジュール毎グラム毎ケルビン）を用いる。
比熱 c〔J/
（g･K）
〕の物質でつくられた質量 m〔ｇ〕の物体がある。こ
の物体の温度を T1〔Ｋ〕から T2〔Ｋ〕に上げるのに必要な熱量 Q〔Ｊ〕は，
比熱 c と質量 m と温度 T1，T2を用いて，
Q ＝
と表すことができる。
（12 ）
4 熱の伝わり方
13
…高温の部分から低温の部分に熱が伝わる現象。
（ ）
…液体や気体の流れに伴う熱の移動。
（14 ）
…電磁波の形で熱が運ばれる現象。
（15 ）
（16 ）…物質の状態を変化させるために使われる熱。特に物
質の融解に使われる熱を
，物質の蒸発に使わ
（17 ）
れる熱を
という。
（18 ）
42
● 第３章 熱や光の科学
プラス
おもな物質の比熱〔J/（g･K）〕
物質
比熱
水
4.2
氷
2.1
なたね油
2.0
アルミニウム
0.90
鉄
0.45
銅
0.39
プラス
「打ち水」をすると涼しくなる
のは，水が蒸発するとき，地面
から蒸発熱を奪うためである。
練習問題
温度と熱 1.
学習日： 月 日／学習時間： 分
次の①∼⑤のうち，正しいものをすべて選び，記号で答えよ。
1
➡まとめ
1
3
4
①
「風邪で熱が高い」という表現は物理的に正しい。
②水は比熱が大きく，温まりにくく冷めにくい。
③気体や液体を構成する原子や分子は，熱運動をしているが，固体では静
止している。
④27℃は300 K である。
⑤「熱が伝わる」とは，熱という物質が伝わるのではなく，熱運動のエネ
ルギーが伝わることである。
⑥熱は，真空空間を伝わらない。
2
2. 熱容量と比熱 右の表を見て，次の各問いに答えよ。
（1） 銅でできた200 g の容器の
比熱の値
熱容量は何 J/K か。
（2）
水100 g の温度を20 K 上げ
るのに必要な熱量は何 J か。
（3）
10℃の鉄50 g に450 J の熱
量を与えた｡ 温度は何℃に
物質
水
空気
アルミニウム
鉄
銅
➡まとめ
3
（1）
J/K
（2）
J
（3）
℃
比熱
〔J/
（g・K）
〕
4.2
1.0
0.91
0.45
0.39
ヒント
！
C ＝ mc
Q ＝ mc（T2 − T1）
なるか。
3. 熱量の保存 水の比熱を4.2 J/（g・K）として，次の各問いに答えよ。
3
（1）
10℃の水300 g と，50℃の水100 g を混合した。熱は外部に逃げない
ものとする。
①混合後，熱平衡に達したときの温度を t〔℃〕として，
➡まとめ
2
3
4
（1）①
（ア）
（イ）
（ア）
10℃の水が得た熱量を表す式を記せ。
（イ）
50℃の水が失った熱量を表す式を記せ。
②上の
（ア）
と
（イ）
が等しいことから，t〔℃〕
を求めよ。
（2）
100℃に熱した100 g の金属球を，断熱容器に入っ
た20℃の水100 g の中に入れたところ，26.7℃で熱平
金属球
②
℃
（2）①
J
100℃
100ｇ
②
衡に達した。
③比熱
①水が金属球から得た熱量は何 J か。
②金属球の比熱を 〔J/
（g・K）
〕として，金属球の失っ
た熱量を表す式を記せ。
J/（g・K）
20℃
材質
100ｇ
③上の①と②が等しいことから，金属球の比熱を求め，
問題 2 の表を参照して金属球の材質を答えよ。
4. 熱の伝わり方 次の（1）∼（3）にあてはまる熱の伝わり方はどれか。下の
①∼③から選び，それぞれ番号で答えよ。
4
➡まとめ
4
（1）
（1）
赤外線ストーブに手をかざすと暖かい。
（2）
フライパンの取っ手が熱くなる。
（3）
ストーブの上では暖かい空気が上昇しているのがわかる。
①熱伝導 ②対流 ③熱放射
（2）
（3）
第１節 熱の性質とその利用 ●
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