熱とエネルギー

39問 • 2年前

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物体を構成する原子や分子などは、それぞれが不規則な運動をしている。この運動を①という。水で薄めた牛乳を顕微鏡で観察すると、牛乳中の粒子が不規則な運動をしていることがわかる。この運動は②とよばれ、③している④が、⑤に⑥することによっておこる。

熱運動, ブラウン運動, 熱運動, 水分子, 牛乳中の粒子

°Cで表すのが①。Kで表すのが②。

セルシウス温度, ケルビン

全ての粒子は①において、その熱運動のエネルギーが0となり、それよりも低い温度は存在しないことが知られている。この温度を0(②)として、目盛の間隔をセルシウス温度と同じにした温度が定められており、これを③(④)という。③の単位には⑤(記号⑥)が用いられる。

-273°C, 絶対零度, 絶対温度, 熱力学温度, ケルビン, K

絶対温度を①［②］、セルシウス温度を③［④］とすると、⑤が成り立つ。

T, K, t, ℃, T=t+273

高温の物体と低温の物体を接触させると、やがて、2つの物体の温度は等しくなる。このとき、両物体は①の状態にあるという。このとき物体の間で移動する熱運動のエネルギーを②といい、その量を③という。③の単位には、エネルギーと同じ④(記号⑤)が用いられる。

熱平衡, 熱, 熱量, ジュール, J

高温の物体から低温の物体に、構成粒子の熱運動によってエネルギーが移動する。このような熱の伝わり方を①という。

熱伝導

ある物体の温度を①上昇させるのに必要な熱量を、その物体の②という。②の単位には、③(記号④)が用いられる。

1K, 熱容量, ジュール毎ケルビン, J/K

熱容量の大きい物体ほど同じ熱量の出入りに対して、①。

温まりにくく、冷めにくい

単位質量(1gや1kgなど)の物質の温度を①上昇させるのに必要な熱量を、その物質の②(③)という②の単位には、単位質量を1gとした④(記号⑤)が用いられることが多い。

1K, 比熱, 比熱容量, ジュール毎グラム毎ケルビン, J/(g・K)

比熱は式の中で①という記号になる。

熱容量は式の中で②という記号になる。

比熱cの物質でできている質量mの物体の熱容量Cは①という式で表される。

C=mc

この物体の温度をある値まで変化させるのに必要な熱量は①という式で表される。

Q=CΔT=mcΔT

一般にいくつかの物体の間で熱の出入りがあるとき、①という関係が成り立つ。これを②という。

(高温の物体が失った熱量の和)=(低温の物体が得た熱量の和), 熱量の保存

圧縮発火器は①という方法で火を起こす。

断熱圧縮

仕事は全て熱に変えることができる

うん

内部エネルギーは①のみで決まる。

温度

内部エネルギーの変化の記号は①。単位は②。物体に加えられた熱量は③。単位は④。物体がされた仕事は⑤。単位は⑥。

ΔU, J, Q, J, W, J

熱力学の第一法則は①。

ΔU=Q+W

物質の状態変化に必要な熱(融解熱や蒸発熱)の単位には①が用いられる。また、このような熱を総じて②という。

J/g, 潜熱

温度が上がると、構成粒子の熱運動が激しくなり、ほとんどの物体は、長さや体積が増加する。これを物体の①という。

熱膨張

蒸気機関や自動車のエンジンは、繰り返し熱を仕事に変えて利用している。このような装置を①という。

熱機関

熱機関が外部にする仕事は①という式で表せる。単位は②。

W'=Q1-Q2, J

熱効率の公式は①。単位は②。

e=W'/Q1=(Q1-Q2)/Q1, ない

エアコンは①が②を得て部屋を冷やし、①が③を出して外に熱を放出する。

冷媒, 蒸発熱, 凝縮熱

「熱効率には上限が①」と、ある人物が発見したことを②という。

ある, カルノーの発見

熱効率は①にかかわりなく②と③で決まる。

熱機関の仕組み, 高温物体の温度, 低温物体の温度

もし熱をすべて仕事にできたら、①が必要ない(W'=②、Q2=③)。また、これを④という。

低温熱源, Q1, 0, 第２種永久機関

熱力学第2法則の内容を説明せよ。

1つの熱源から熱を得てそれをすべて仕事に変えることはできない。, 第２種永久機関はつくれない。, 熱は、低温物体から高温物体に自然に移ることはない。

エネルギーが変換するとき①。このことを②という。

総和は一定, エネルギー保存の法則

発電機は①を②に変換する。発電機の摩擦などで発生した③も含めると、④という式が成り立つ。

力学的エネルギー, 電気エネルギー, 熱エネルギー, 力学的エネルギー=電気エネルギー+熱エネルギー

圧縮発火器で加えた力学的エネルギーと発生した熱エネルギー間の保存を式で表せ。

力学的エネルギー=熱エネルギー

熱機関で加えた熱エネルギーと発生した力学的エネルギー、熱エネルギーB間の保存を式で表せ。

熱エネルギー=力学的エネルギー+熱エネルギー

第１種永久機関の特徴は？

エネルギーなしに仕事を続ける, エネルギー保存の法則に反する

第２種永久機関の特徴は？

熱をすべて仕事に変える, 熱力学第2法則に反する

仕事は100%①に変わる。①は100%仕事に変えることはできない。つまり、①を変換したらもとにもどらない。よって②ので、③が発生する。

熱エネルギー, 利用価値の高いエネルギーが減っていく, エネルギー問題

①とは、自然には逆向きに進まない変化。振り子の運動は②。

不可逆変化, 可逆変化

不可逆変化の向きは①→②

秩序ある状態, 無秩序な状態

自然現象は①に進む。①は、②へ進むということ。

乱雑さが増す向き

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