熱量に関する問題

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2016年洗足学園第2回の問題です。


 -40℃の氷200gをビーカーに入れ、常に同じ大きさの炎のガスバーナーで加熱する実験を行いました。このときの加熱した時間と温度の関係はグラフに、加熱したときの様子は表に示されています。なお、加えた熟はすべて氷や水に吸収されるものとします。また、1gの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量は1calとします。小数第3位以下があるときは四捨五入して小数第2位まで求めなさい。

20160509s001

(1)実験開始後、3分から16分の間の水の状態を、次より1つ選び、記号で答えなさい。
ア.固体だけの状態
イ.液体だけの状態
ウ.気体だけの状態
エ.固体と液体が混ざっている状態
オ.液体と気体が混ざっている状態
カ.固体と気体が混ざっている状態

(2)実験開始後、3分から16分の間は、加熱しているにも関わらず温度が変わりません。その理由を「ガスバーナーの熱が」に続く形で答えなさい。

(3)実験開始後、16分から32分の温度変化より、ガスバーナーによって加えられる熱量は1分間に何calですか。

(4)氷1gの温度を1℃上げるのに必要な熱量は何calですか。

(5)実験開始20分後から出てきた小さな泡は何でできていますか。最も適当なものを、次より1つ選び、記号で答えなさい。
ア.水蒸気     イ.水素     ウ.空気

(6)実験開始32分以後、ビーカーの底から出てきた大きな泡の大きさは、水面に達するまでにどのようになりますか。次より1つ選び、記号で答えなさい。
ア.大きくなる。   イ.小さくなる。   ウ.変わらない。

(7)はじめにビーカーに入れる-40℃の氷を100gに変えると、どのようなグラフになると考えられますか。次より1つ選び、記号で答えなさい。なお、点線は-40℃の氷200gの実験結果を示しています。

20160509s002


【解説と解答】
(1)温度が0℃のままですから、水と氷が混在しています。
(答え)エ
(2)ガスバーナーの熱が氷を水にするためだけに使われています。
(答え)ガスバーナーの熱が氷を水にするためだけに使われているから。
(3)グラフで16分から24分の8分間に温度が50℃上がっていますから、200×50÷8=1250calの熱量が与えられています。
(答え)1250cal
(4)氷は3分間で40℃上がっていますから、1250×3÷200÷40≒0.47
(答え)0.47cal
(5)最初に出てくるのは空気です。
(答え)ウ
(6)次の泡は水蒸気ですから、上にあがるにつれて大きくなります。
(答え)ア
(7)100gになれば必要な熱量はすべて半分になりますから、イです。
(答え)イ


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