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AkJであるから、水のBは約AkJ/(kg・K)である。」
正答4
解説
正解は4です。
水の比熱と、それに近い数値の熱量(蒸発熱など)を区別できるかを問う問題です。
比熱とは、質量1kgの物質の温度を1K上げるのに必要な熱量のことです。
標準大気圧の水では約4.19kJ必要なので、比熱は約4.2kJ/(kg・K)です。
【選択肢別解説】
1:× 2257.0kJ/kgは、100℃の水1kgを同温の蒸気にするのに要する蒸発熱(潜熱)です。
温度を1K上げる熱量ではないので、Aに当てはまりません。
2:× 419kJ/kgは、0℃の水を100℃の飽和水にするまでの熱量(比エンタルピー)にあたる値です。
また、顕熱は温度変化に使われる熱の呼び名で、単位質量・単位温度当たりの量ではありません。
3:× Bの比熱は正しいですが、Aの419.0は1K当たりの熱量ではありません。
1K当たりの熱量は約4.2kJです。
4:○ 1kgの水を1K上げる熱量は約4.2kJです。
これを単位質量・単位温度当たりで表したものが比熱で、約4.2kJ/(kg・K)となります。
5:× Aの4.2は正しいですが、Bの顕熱は誤りです。
顕熱は物質の温度を変えるために使われる熱そのものを指し、物性値の名前ではありません。
【ポイント】
水の比熱は約4.2kJ/(kg・K)、100℃での蒸発熱は約2257kJ/kgです。
2257は換算蒸発量の計算にも使う数値なので、比熱とセットで覚えておきましょう。