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新科学と人間生活：物理基礎_熱とエネルギー_熱とエネルギー(1) — Transcript

by 【動画学習用】飛鳥未来高等学校　飛鳥未来きずな高等学校　飛鳥未来きぼう高等学校 · 484 words · 346 segments · language en · Watch on YouTube

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0:00熱とエネルギー1です
0:03それでは学習内容
0:05例題を用いて解説しましょう
0:08まず
0:10物体の運動において
0:12エネルギーの変化量は仕事でした
0:33しかし
0:34実はエネルギーを変化させるものは仕事
0:38だけではありません
0:42熱を加えるという手があります
0:46今までは熱を加えるなどの現象は考えませ
0:50んでしたがここでは熱を加える
0:54熱を加えてエネルギーを変化させ
0:57るっていう事をしてみます
1:00ということは熱は仕事の一種です
1:04単位は重量を使うことになります
1:08それではまず
1:10台の一番を見てください
1:20次の問いに答えよ水の比熱は4.2
1:23ジュール毎 g ケルビ
1:26ひねずという言葉が出てきました
1:342
1:38比熱は一般に子持ちの c で表したいに
1:43はジュール毎 g ケルビンで表す場合が
1:47多いです
1:50さあこの kelvin
1:52これは絶対温度と呼ばれます
1:56まず
1:57比熱
1:58比熱というのは
2:02質量
2:091グラムの
2:12物質を
2:18用意して
2:19その音堂
2:32この1 kelvin
2:36上昇させるために必要な熱量です
3:02さあまず1 kelvin
3:04これを絶対温度の単位として使います
3:08我々が温度計で選んでいるのはセルシウス
3:11温度
3:22セルシウス温度は
3:24スモール t を使って表すことが多い
3:27です
3:30セルシウス温度は
3:32一番小さい一番低い温度が
3:37-273度です
3:44これを
3:47絶対温度ん
3:59これは大文字の t で表すことが多い
4:02です
4:03これを0
4:05ケルビンとしたもの
4:09このようにゼロの位置がずれているだけで
4:12一度と1ケルビンの幅は同じです
4:16つまりこの場合も温度1度上昇させるため
4:20に必要な熱量と呼んでも構いません
4:23それを比熱と言います
4:26ここに書かれているように水の比熱
4:30水1g を1ケルビに上昇させるために
4:33必要な熱の量熱量というのは4.2
4:38ジュールであるということが知られてい
4:40ます
4:41それではこの日熱をどのように扱うのか
4:45問題を解きながら学習しましょう
4:49カッコ1
4:5030g の水の温度27度から32度まで
4:54上昇させるために必要な熱量を求めよう
4:58ということになるとまずは
5:06与えられた量
5:08また文字で対応させましょう
5:12質量 m がー
5:14今まではほとんどの単位はキログラムで
5:17表されましたがここでは
5:20グラムを使うことが多いです
5:24ん10g
5:26そして水の温度単位が土になっていますの
5:29でこれはセルシウス温度です
5:33まず t 1
5:35これを27道
5:40そして
5:41p 2
5:43これを
5:4432度と設定しておきましょう
5:50さあこの時
5:53必要な熱量はどのように表わされるかと
5:55いうと桜
5:58熱量は9で表すことが多いです
6:03これはまず
6:05この日熱は c
6:095死にこれは1グラム当たり1ケルビン
6:14あたりですからそこに質量 m をかけ
6:17ます
6:20そして
6:21温度変化
6:231ケルビン上昇させる1度上昇させるので
6:27この場合は5度上昇させますそれを温度
6:31変化
6:32この場合は絶対温度の変化とセルシウス
6:36温度の変化一緒ですのでデルタラージ t
6:39と書かれることが多いです
6:43これが
6:44公式のように扱われます
6:50ここで9というのが
6:52熱量
6:59そして絵師小文字の c ですあとで大
7:01文字の c が出てきます小文字の c が
7:04比熱
7:09そしてでルター t これが温度変化
7:22ということになります
7:24温度が上昇した場合これは吸収した熱量
7:30温度が加工した場合それは放出した熱量と
7:35いうことになります
7:37それではこの問題の場合この9= cm
7:41出る dirty にあたるものは
7:449= c は水の4.2です
7:50この問題では強いが
7:52水
7:554.2
7:56ジュール毎 g ケルビンとされています
8:02そして出漁が
8:04ここは g ですからやはりグラムのまま
8:06出かける
8:09温度変化でルター t にあたるものは
8:12t 2から t 1を引いたものという
8:15ことになりますので
8:1632-27
8:19ということになります
8:22これを計算すると
8:25まず630という値になりますのねー
8:30有効数字が2桁で書かれているようなので
8:346.3掛ける
8:36中の人以上
8:3810ずとして答えるのが良いでしょう
8:49そして格好に
8:51500g の水の熱容量を求め
8:56また新しい言葉が出てきました比熱に対し
9:00て熱容量
9:17比熱が小文字の c であらわされるのに
9:20対して熱容量は大文字の c で表され
9:24ます
9:26段位はジュールマイケルビンです
9:31比熱ととてもよく似ていますが
9:33比熱は質量1g の物質の音堂1ケルビン
9:39上昇させるために必要な熱量
9:42熱容量は
9:45大主に舞台です
9:51例えば
9:52ヨーキーなどのもの
9:55物体の
9:57温度を
10:031位 kelvin
10:06上昇させるために必要な熱量
10:28例えば容器などは一つの物質でできている
10:32とは限りません
10:33んですから一つの物質の物体の中に比熱が
10:372種類存在してしまうかもしれません
10:40ですから比熱という表現ではなくてもう
10:43この物体を1ケルビン上昇させるために
10:46必要な熱を熱量がこの熱容量であるという
10:51ような表現をします
10:53ですからこの式に対して
10:569位ゴール
10:59熱容量には温度変化だけをかければよいと
11:04いうことになります
11:10単位からもわかると思います
11:12ケルビンをかけるとジュールになります
11:15つまり熱容量ラージ c というのは
11:19比熱スモール仕掛ける
11:23質量スモール m と同じことであると
11:26いうことです
11:28ちょうどここのスモール c m の
11:31ところがラージしになっているという事に
11:34気がつけば良いわけです
11:37ということで学校2番は
11:44もう一度確認すると
11:46500g の水の熱容量を求めよという
11:51ことですから
11:52まずは質量に当たるここでの m が
11:56500g になります
12:00そして比熱スモール c は
12:04水ですから先ほどから使っている4.2
12:09ジュール毎 g ケルビンのまま使います
12:14すると熱容量 large c は
12:18えっっ
12:26比熱かける出漁
12:28ということになり
12:294.2かける
12:32500ということになります
12:36ここでも
12:382100となってしまいますので
12:42有効数字2桁を考えて
12:442.1かける中の参上
12:48熱容量は
12:49ジュールマイケルビンです
12:53どうして表すことができます
12:59さらにカッコさん
13:01温度が27度の金属50g に
13:06440ジュールの熱を加えたところ
13:10温度が
13:1137度になった
13:14この金属の熱容量と非熱を求め
13:20ということで今度は
13:22与えた熱級のところが440ジュールと
13:26与え与えられているケースです
13:30それでは与えられている量を整理し
13:32ましょう
13:33ん
13:36またもう地設定をしながら今度は与えられ
13:40た熱量9
13:42これが440ジュールです
13:46そして温度変化にあたる部分
13:50最初のセルシウス温度が27度
13:57そして最後のセルシオんセルシウス温度
14:02これを t 2とするとこれが37度と
14:06なっています
14:10そしてまずはあ
14:11熱容量から求めましょう
14:15熱量容量を使ってこのキューを表すと熱
14:19容量らー gc かける
14:22デルタ t となります
14:25ですから
14:27熱容量 c を求めるためには
14:30与えた熱量9を
14:33温度変化デルタ t で割ればよいという
14:37ことになって
14:39デルタ t は
14:41t 1から t 2に変化したので p 2
14:44- t 1つまり37-27ということに
14:49なります
14:52それを440で割れば440をこれで割れ
14:55ばよいので10で割って44ということに
14:59なりますえっ
15:0244
15:04ジュールマイケルビン
15:08これが熱容量
15:11そして熱容量がも止まったら比熱にし
15:15ましょう
15:16あ
15:23今度は熱容量と比熱の関係は熱容量等自身
15:29は
15:29比熱スモール c かける質量 m です
15:34ここでは質量は金属50g となってい
15:38ますので
15:39m に当たるのが号10g ということに
15:44なります
15:46ですから
15:47比熱スモール c を求めるためには熱
15:51容量等自身を質量 m で割ればよいので
15:56今求めた44
16:00質量校中で割るということになります
16:05ですからこの場合
16:070.88
16:09ジュール枚
16:11g ケルビンとなります
16:15一般に金属の比熱はこのように位置より
16:18小さい数字となります
16:22これが比熱と熱容量でした
16:25それでは大きい2番
16:41まず2番の内容を把握しましょう
16:45温度レイドにおいて
16:47長さ200メートルの鉄橋がある
16:51温度が50度の時には長さが0.12
16:56メートル伸びた
16:58別の
17:00線坊城率
17:02マイケルビンを有効数字2桁で求めよ
17:07温度が上がると大の長さは変化します
17:11長くなります
17:13大石も大きくなります
17:16ということでここでは
17:20まず与えられたものが温度がレイドから
17:24長さ200メートルの鉄橋がどのように
17:29なるかということで
17:32考えるのはこれは
17:36天坊町
17:42長さが変わる長くなるえっ
17:46という理論です
17:51線膨張というのはまずこの問題でいう最初
17:55の長さ a blue 0としましょう
17:58最初の長さこれは温度がレイドの時の長さ
18:02という事になります
18:04それが今回は200m
18:08えっ
18:11そして温度がレイドから50度になります
18:15温度が
18:1850度になる
18:20セルシウス温度です
18:23このようになった時の長さがどのぐらいに
18:26なるか
18:27ここではのび太量が
18:300.12メートル
18:35これは温度
18:42teen
18:44どう
18:45にっ
18:46おっ県沼津がさえっ
18:51これを a ルートすると
18:54レイドの時の長さ
18:57かける
18:581+
19:00アルファー店
19:02アルファーというのがこれが線膨張率と
19:06呼ばれる比例で一例ではありません定数
19:09です
19:23つまり展開するとわかります
19:25l 0+ l 0あるファー tv元の l
19:310の長さから
19:33温度に比例した長さ
19:36それが伸びるという式になります
19:39ですから今回与えられているこのの瓶
19:430.12メートルというのはこの式に対応
19:46させると
19:48えーる- l 0ということになります今
19:52の長さから最初の長さを引いたものがこの
19:54の日
19:560.12めいどるです
20:01一応この形公式として認識した方が良い
20:05でしょう
20:10という事ですので
20:12今回の問題についてはいい
20:15求めるものがこの線膨張率アルファーを
20:19求めることになります
20:21まずこの式からスタートさせてみましょう
20:25レイドの時の温度の市展何倍というような
20:29形になります
20:31これを展開すると
20:33l 0+ l 0アルファー t となり
20:37ますですから l 0を移行すると l -
20:41l 0これが伸びになります
20:44= l 0アルファー t ということに
20:47なるのであるファーが知りたいわけです
20:50から
20:51アルファ=
20:53l 0 t 分の l - l 0を計算
20:57すれば良いということになります
21:00まずは最初の長さが200メートル
21:03そして今の温度が50度
21:08そしてこの no 日に当たるところが
21:120.12メートルこのようにして計算する
21:15ことになります
21:17すると有効数字2桁で1.2かける中の
21:21マイナス強情
21:24マイケル便となります
21:34俺が羨望上の理論です
21:36それでは例題の解説を終わりにしましょう

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