中2理科「熱量」ジュールやカロリーの求め方

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中学2年理科。電流の利用で登場する熱量について学習します。

  • レベル★★★☆
  • 重要度★★☆☆
  • ポイント:熱量[J]の2つの求め方をマスターする!

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授業用まとめプリント「熱量」

熱量

熱量とは、その名の通り熱の量を表すもので、電熱線などからどのくらいの熱が発生したのかを表します。また、一定量の水の温度上昇でも表すことができます。

熱量にはジュールJカロリーcalといった単位が登場します。ジュールは電熱線からどのくらいの熱が発生したのかを表す量で、カロリーは一定量の水の温度上昇から求めるものになります。

熱量を大きくするには、電熱線に電流を流す時間を長くしたり、電熱線の電力[W]を大きくすればよいです。つまり、熱量は電熱線に電流を流した時間と電力の大きさに比例するのです。

熱量の求め方

熱量の求め方は、次の2つがあります。一つは電熱線の電力[W]から求める方法で、電熱線からどれくらいの熱が発生したのかを表すものです。もう一つは、一定量の水の温度上昇から熱量を求めたものになります。

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熱量 ジュールJ

熱量であるジュール[J]は、電熱線の電力と、電流を流した時間の積で求めることができます。

熱量J]=電力[W]×時間[秒]

例えば、600Wの電気器具を1分間使用すれば、熱量[J]は、
600W×60秒=36000Jになります。

熱量 カロリーcal

もう一つの熱量であるカロリー[cal]は、一定量の水の温度上昇から求めることができます。1.0calとは、1.0gの水の温度を1.0℃上昇させるのに必要な熱量になります。2.0gの水を1.0℃上昇させるには2.0calの熱量が必要で、2.0gの水を2.0℃上昇させるには4.0calの熱量が必要になります。

つまり、熱量[cal]を求めるには、水の質量[g]と上昇温度[℃]の積を求めればいいのです。

熱量cal]=水の質量[g]×上昇温度[℃]

例えば、100gの水が20℃から25℃になった場合、熱量[cal]は、
100g×(25-20)℃=500calになります。

1cal=4.2J

ここで、2つの熱量の関係性を見てみます。実は1.0calという熱量は4.2Jになるということが実験で分かっています。したがって、水の温度上昇から熱量[J]を求めることもできます。

熱量J]=水の質量[g]×上昇温度[℃]×4.2

例えば、100gの水が20℃から25℃になった場合の熱量[J]は、
100g×(25-20)℃×4.2=2100Jになります。

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熱量のもっと詳しい解説や問題

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