得た熱量

一般小学生

まとめ

  • 低温の物体が、外部(高温の物体など)から熱を受け取ったときに移動したエネルギーの量。
  • 外部との熱の出入りがない孤立系では、高温の物体が失った熱量と低温の物体が得た熱量は常に等しくなる(熱量保存の法則)。
  • 物体の質量比熱温度変化の積によって算出され、混合計算やエネルギー収支の分析に用いられる。

解説

熱の移動は、温度の異なる物体が接触した際に生じるエネルギーの遷移現象である。例えば、80℃の湯と20℃の水を混合すると、熱は高温側から低温側へと移動し、水は熱を得て温度が上昇する。この「得た熱量」は、公式「Q = mcΔt」(m:質量、c:比熱、Δt:温度変化)を用いて計算される。

具体的な計算例として、80℃の湯200gに20℃の水を加えて全体が60℃になった場合を想定する。このとき、湯が失った熱量は「200g × 比熱 × (80-60)℃」であり、これが水が得た熱量と等しくなる。また、80℃の湯100gと20℃の水300gを混合した際の最終温度を求める場合も、未知数をTとして「100 × c × (80-T) = 300 × c × (T-20)」という方程式を立てることで算出が可能である。

コラム

熱量は物理学的なエネルギーの形態の一つであり、単位にはジュール(J)カロリー(cal)が用いられる。日常生活で見かける食品の「エネルギー(kcal)」もこの熱量の一種である。1kcalは、水1kgの温度を1℃上昇させるのに必要な熱量に相当し、人間が生命活動を維持するための燃料としての役割を果たしている。

小学生のみなさんへ

つめたい水に、あついお湯をまぜると、ぬるま湯になりますね。これは、あついお湯がもっていた「熱(ねつ)」が、つめたい水にうつったからです。

このとき、つめたい水がうけとった熱の量のことを「得た熱量」といいます。反対に、あついお湯がわたした熱の量は「失った熱量」といいます。まわりへ熱がにげないように工夫すれば、お湯がわたした熱の量と、水がもらった熱の量は、かならず同じになります。これを利用すれば、まぜたあとの温度が何度になるかを計算で求めることができます。

ルラスタコラム

食べものに書いてある「カロリー」も熱量のことだよ。ポテトチップスやチョコレートを食べると体にエネルギーがたまるのは、熱のもとになる栄養をとりこんでいるからなんだね。

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