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熱量のつり合いを式にする

温度の平均を取ってよい条件と、熱の出入りを学びます。

高温側が失った熱を、低温側が受け取る

外へ熱が逃げず、容器の吸熱や状態変化も無視できるなら、失った熱量=得た熱量です。熱量はQ=mcΔTで計算します。

同じ比熱の水100 g・80℃と、水300 g・20℃を混ぜる例:100c(80−T)=300c(T−20)。整理するとT=35℃です。

単純な平均になる条件

同じ物質でも質量が違えば温度の単純平均にはなりません。同じ質量・同じ比熱なら中間の温度になります。一般にはmcという「熱容量」で重みを付けて考えます。

答えを点検する

上の条件なら、混合後の温度は二つの初期温度の間に入ります。氷の融解・沸騰・化学反応がある場合は、この温度変化だけの式では不足します。

符号のミスを防ぐ

高温側は「初め−最後」、低温側は「最後−初め」とし、どちらも正の熱量として等式にすると整理しやすくなります。

参考:OpenStax Chemistry 2e・熱量測定 ↗

理解を確かめる問題

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