化学の問題で「熱容量」を求めることはよくあります。熱容量は物質が温度変化に対してどれくらいエネルギーを必要とするかを示す指標です。今回は、銅製の容器に入った水の熱容量を求める問題を解説します。
問題の設定と与えられた条件
問題は、銅製の容器に180gの水が入っている場合の熱容量を求めるものです。与えられた条件は以下の通りです。
- 水の質量：180g
- 水の比熱：4.2 J/(g・K)
- 銅の質量：250g
- 銅の比熱：0.38 J/(g・K)
これらの値を使って、銅と水それぞれの熱容量を求め、その合計を出します。
熱容量の計算方法
熱容量の計算には次の式を使います。
C = mcΔT
ここで、
- C：熱容量（J/K）
- m：質量（g）
- c：比熱（J/(g・K)）
- ΔT：温度変化（K）
今回は温度変化（ΔT）が与えられていないので、温度変化分に関係なく、熱容量の合計を求めることになります。
銅と水のそれぞれの熱容量を求める
まず、銅と水それぞれの熱容量を求めます。銅の熱容量は次のように計算できます。
C(copper) = m(copper) × c(copper)
C(copper) = 250g × 0.38 J/(g・K) = 95 J/K
次に水の熱容量を計算します。
C(water) = m(water) × c(water)
C(water) = 180g × 4.2 J/(g・K) = 756 J/K
全体の熱容量を求める
水と銅それぞれの熱容量が求められたので、これらを合計することで、全体の熱容量を求めることができます。
Total heat capacity = C(copper) + C(water)
Total heat capacity = 95 J/K + 756 J/K = 851 J/K
まとめと考察
この問題では、銅製の容器とその中に入った水の熱容量を計算しました。銅と水の熱容量を別々に計算し、その合計を求めることで全体の熱容量が求められました。
熱容量の計算は、エネルギーのやり取りや物質の温度変化に関連する問題で非常に役立ちます。このような計算を通じて、物質の熱的な性質を理解することができます。
コメント