中3理科・計算公式「熱量の4つの求め方(単位換算J)」練習問題

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中3理科・計算公式「熱量の4つの求め方(単位変換)」練習問題です。熱量の問題は、苦手としている人も少なくありません。それは、4つの公式、単位換算(Jとcal)するなど問題によって使い分けが必要だからでしょう。今回は、ここでしっかり区別して使えるようにしていきましょう。それでは、中3理科・計算公式「熱量の4つの求め方(単位換算)」練習問題です。

電流による発熱

電熱線に電流を流したとき、発生する熱の量を熱量といい、単位は、J(ジュール)を用います。1Jとは、1Wの電力で1秒間電流を流した時に発生する熱量であり、次の式で求められます。

  • 熱量(J)=電力(W)×時間(秒)
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熱量の単位

熱量の単位にはcal(カロリー)も用いられます。1calは水1gの温度を1℃上昇させる熱量といいます。また、1J=約0.24calの関係があるので、1Jの熱量は、1gの水の温度を約0.24℃上げるのに必要な熱量であるといえます。

熱量の4つの求め方(単位換算)

  • 熱量(J)=電力(W)×時間(秒)
  • 熱量(cal)=0.24×電力(W)×時間(秒) ※1J=0.24cal
  • 熱量(cal)=水の質量(g)×上昇温度(℃)
  • 熱量(J)=4.2×水の質量(g)×上昇温度(℃)

練習問題

  1. 500Wの電気ポットを10秒間使用したときに発生する熱量は何Jか求めよ。
  2. 1の熱量は何calか求めよ。
  3. 20Wの電熱線を5分間使用したときに発生する熱量は何calか求めよ。
  4. 3の熱量は何Jか求めよ。
  5. 100gの水の温度を15℃上昇させるのに必要な熱量は何calか求めよ。
  6. 5の熱量は何Jか求めよ。
  7. 50gの水に1500calの熱量をあたえると、水の温度は何℃上昇するか求めよ。
  8. 100gの水に5250gの熱量をあたえると、水の温度は何℃上昇するか求めよ。

解答

  1. 5000J
  2. 1200cal
  3. 1440cal
  4. 6000J
  5. 1500cal
  6. 6250J
  7. 30℃
  8. 12.6℃(12.5℃でも可)

まとめ

電流による発熱と電力量

電流による発熱…1Wの電力で、電流を1秒間流した時、電熱線の発熱量を1J(ジュール)という。

  • 電熱線の発熱量(J)=電力(W)×時間(S)

熱量と水の上昇温度の関係

1gの水の温度を1℃上昇させるには、約4.2Jの熱量が必要です。

  • 熱量=4.2×水の質量×上昇した温度 ※1Jは1gの水の温度を約0.24℃上昇させるのに必要な熱量。

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