20℃、熱容量 160J/K の器に、80℃、160g のスープを注いでしばらく待ったところ、全体の温度は等しくなった。その温度の値はいくらか。ただし、スープは均質であり、その比熱(比熱容量)は 4.0J/(g⋅K) とする。また、蒸発の影響や、スープおよび器と外部の間の熱の出入りは無視できるものとする。
#共テ24本試物理基礎
常温くらいの器に熱いスープを注いで、器とスープの温度が等しくなるまで待った、という話ですが、これはスープから器へいくらかの熱量が移ったということです。
熱量
と表せますが(
とも表せます。
求める温度を
器が得た熱量
であり、スープが失った熱量
であり、熱量保存の法則より器が得た熱量
∴
∴
∴
答えは 68℃ です。