比熱に関する問題

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質問者：mari_
質問日時：2002/12/04 19:03
回答数：3件

もうすぐテストなのですが、わかりません。

<<問題１>>

100ｍの落差を持つ滝がある。
この滝の水が落下し、下の水面と衝突した時、持っていた力学的エネルギーがすべて熱に代わり、滝の水を温めたとすると滝の水の温度は何℃上がるか。
水の比熱は４．２J／ｇKとする。

<<問題2>>

質量110ｋｇのオートバイが30ｍ／ｓで走ってきたが、前方に自動車がいたのでブレーキをかけて止まった。この時すべての運動エネルギーが熱に変わり、発生した熱がすべてブレーキを暖めるのに使われたとすると、ブレーキの温度は何℃上昇しますか。ブレーキは鉄製で質量1000ｇ、鉄の比熱は０．４４J／ｇKです。

どちらか一問でもいいのでわかる方がいたら教えて下さい!!
よろしくお願いします。

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回答 (3件)

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No.1ベストアンサー

回答者： eatern27
回答日時：2002/12/04 19:20

(1)

水の質量をＭ[kg]、重力加速度をgとすると
水の持つエネルギーは100ｇＭ[J]
よって、求める温度をＴ[℃]とすると
Ｔ＝100Ｍｇ/4.2/(Ｍ*1000)＝980/4.2/1000＝0.23[℃]

(2)
オートバイの持つ運動エネルギーは
(1/2)*110*(30^2)[J]
よって求める温度をＴ[℃]とすると
Ｔ＝(1/2)*110*(30^2)/0.44/1000＝112.5[℃]
なんか、温度が高すぎるような気もするのですが、どこが間違いか分からないので、このままにしておきます。

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この回答へのお礼

両方答え、あってました!!
めちゃわかりやすかったです!!
本当にありがとうございました。

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お礼日時：2002/12/04 20:37

No.3

回答者： a0123456789
回答日時：2002/12/04 19:27

<<問題１>>

これは、滝の落ちる位置での水平方向の速度が０と仮定し、重さｍの水だけを考えれば解けます。
このときの水の力学エネルギーは、水の位置エネルギー差(ｍ・ｇ・ｈ)となります。
重さｍの水を温度ｔ℃上げるのに必要なエネルギーは、比熱をCpとするとｍ・ｔ・Cpです。
よって、与えられた条件より、解は求まるのではないでしょうか？
<<問題2>>
この場合は、運動エネルギーが（ｍｖ＾２）/2であり[ここでのｍはオートバイの質量]、温度が上がるのが鉄に変るだけで問題１とほぼ同様にしてとけるのではないでしょうか(注意点は問題2の場合、はじめの項の質量と後ではモノが違います。［オートバイの質量とブレーキの質量］)？

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この回答へのお礼

説明の仕方がとてもわかりやすくて助かりました。
本当にありがとうございました。

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お礼日時：2002/12/04 20:35

No.2

回答者： blackdragon
回答日時：2002/12/04 19:24

問題１

位置エネルギーって習いましたよね？
１gのものが100ｍの高さにあるときの位置エネルギーは何Jでしょう？
その値を、水の比熱で割ってみましょう。

もしくは、モノが100m自由落下すると、早さは何m/sになりますか？
そのときの1gあたりの運動エネルギーは？以下同じ

問題２
110kgが30m/sで運動している時の運動エネルギーを計算しましょう。
それを、（ブレーキの重量×鉄の比熱）で割ってやりましょう。

それぞれの要素の求め方は、教科書にちゃんとかいてあるハズです。