第9章 問 6. 比熱・熱とその特性、熱の移動・熱伝導率・熱膨張

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問.6 次の記述のうち、正しいものはどれか。 すぐに解答確認

  1. 気体の体膨張率は、液体の体膨張率の3倍である。
  2. 気体の膨張は、温度の変化に関係するが、圧力の変化には関係しない。
  3. 水は約4℃で最大の密度となる。下記の解説を確認しよう!
  4. 固体の体膨張率は、気体の体膨張率よりはるかに大きい。
  5. 気体及び液体は、温度が1℃上がるごとに約1/273ずつ体積が増加する。

危険物乙4の過去問(物理・化学)「比熱・熱とその特性、熱の移動・熱伝導率・熱膨張」問.6の解説

ここ注意 「基礎的な物理学及び基礎的な化学(35問中10問)」合格には、60%以上なので10問中6問以上の正解数が必要です。

合格のポイント

  1. 物体の温度を1℃上げるのに必要な熱量をその物体の熱容量といい、質量1gの物体の熱容量を比熱という。
  2. 燃焼熱:物質1molが完全燃焼するときの反応熱
  3. 昇華熱:固体が気体になるときに必要な熱
  4. 融解熱:固体が液体になるときに必要な熱
  5. 比熱:物体の温度を1℃上げるのに必要な熱量をその物体の熱容量といい、質量1gの物体の熱容量を比熱という。
  6. 熱伝導率の高い物質ほど熱がよく伝わる

過去問(物理・化学)「比熱・熱とその特性、熱の移動・熱伝導率・熱膨張」問.6の解説

  1. 誤り:固体の2点間の膨張率を線膨張率といい、体膨張率は線膨張率の3倍に等しい。
  2. 誤り:物質の膨張率は、温度だけでなく圧力の変化にも比例する。
  3. 正解:水は4℃で密度が最大、すなわち体積が最小となる。
  4. 誤り:気体の体膨張率は固体、液体よりはるかに大きい。
  5. 誤り:気体のみで、固体及び液体にはあてはまらない。

「3」が正解

当設問の解説

  • 物質は全て(圧力に変化がなければ)温度が上昇すると体積が増加し、温度が低下すると体積は減少する水は例外で、氷になると密度が小さくなり体積が増える。(氷は水に浮く)
  • 固体、液体については物質によって膨張率が異なるが、気体は上下する温度1℃について0℃の体積の 1/273 ずつ増減する。

比熱と熱容量

  • 物質1gの温度を、1℃上げるために必要な熱量を「比熱」といいます。
  • 比熱は物質の種類によって異なる。一般に、比熱の大きい物質ほど熱しにくく、冷めにくい。逆に、比熱の小さな物質はすぐ熱くなりますが、冷めるのも早くなります。

温度の単位には、「℃」が日常的に使われていますが、物理では絶対温度を表す「K(ケルビン)」もよく使われます。0℃は、絶対温度で273Kです。

熱の移動について

熱の移動の仕方には、伝導、対流、放射の3種類があります。

1.伝導について

熱が高温部から低温部へと伝わっていくことを「伝導」といいます。

熱は、必ず温度の高いほうから低いほうへと伝わります。その逆はありません。

熱の伝わりやすさは物質によって異なり、一般に非金属より金属、液体より固体のほうが、よく伝わります。また、気体は一般に熱が伝わりにくくなります。

物質ごとの熱の伝わりやすさは、「熱伝導率」という数値で表されます。

2.対流について

液体や気体の内部で、温度差による流れが起こる現象を「対流」といいます。対流は、液体や気体を加熱したとき、温まった部分が膨張して密度が小さくなり、その部分に低温の部分が流れ込んで起こります。

3.放射(輻射)について

熱せられた物体が出す放射熱によって、他の物体に熱が伝わることを「放射」または「輻射」といいます。太陽の熱が地球に伝わるのも、放射の一種です。

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