【演習】熱量保存の法則

物理基礎【熱】第5講『熱量保存の法則』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

熱量保存の法則熱平衡に関する典型問題の考え方を解説します！...

問題

熱容量が60J/Kの容器に500gの水が入っていて，温度は25℃で一定であった。 この中に100℃に熱した200gの鉄球を入れてしばらく放置したところ，やがて熱平衡に達した。 熱のやりとりは容器と水と鉄球の間だけで起こるものとして，以下の各問に答えよ。

[Level.1]
熱平衡になったときの温度をt[℃]として，容器が得た熱量をtを用いて表せ。 また，水が得た熱量をtを用いて表せ。 ただし，水の比熱は4.2J/(g・K)とせよ。

[Level.2]
鉄球が失った熱量をtを用いて表せ。 ただし，鉄の比熱は0.45J/(g・K)とせよ。

[Level.3]
tを求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
容器：60(t−25)
水：2100(t−25)

[Level.2]
鉄球：90(100−t)

[Level.3]
28℃