次の文中の[ ]内に入れるAの数字及びBの語句の組合せとして、正しいものは(1)~(5)のうちどれか。
「標準大気圧の下で、質量1kgの水の温度を1K(1℃)だけ高めるために必要な熱量は約[A]kJであるから、水の[B]は約[A]kJ/(kg·K)である。」
正答4
解説
正解は4です。
水の比熱と、熱の呼び名(顕熱・潜熱)の区別を問う問題です。
比熱とは、物質1kgの温度を1K上げるのに必要な熱量のことです。
【選択肢別解説】
1:× 2,300kJは、水の比熱ではなく蒸発熱に近い値です。
標準大気圧で100℃の水1kgを蒸発させるには約2,257kJが必要で、これは潜熱にあたります。
正しくは、Aが4.2、Bが比熱です。
2:× 420kJは、水1kgを0℃から100℃まで温めるのに必要な熱量に近い値です。
また、顕熱は温度変化に使われる熱そのものを指す語で、kJ/(kg·K)の単位で表す量ではありません。
3:× Bの比熱は正しいですが、Aの420kJが誤りです。
420kJは約100K分の熱量で、1K上げるのに必要な熱量は約4.2kJです。
4:○ 水1kgの温度を1K上げるのに必要な熱量は約4.2kJ(正確には約4.19kJ)です。
したがって、水の比熱は約4.2kJ/(kg·K)となり、この組合せが正しいです。
5:× Aの4.2は正しいですが、Bの顕熱が誤りです。
単位質量・単位温度当たりの熱量を表す語は、顕熱ではなく比熱です。
【ポイント】
水の比熱は約4.2kJ/(kg·K)、100℃の水の蒸発熱は約2,257kJ/kgです。
顕熱は温度を変える熱、潜熱は状態(水から蒸気など)を変える熱と区別して覚えましょう。