高校化学
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5分でわかる!熱量の計算

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この動画の要点まとめ

ポイント

反応熱の計算

高校化学 化学反応とエネルギー5 ポイント2 答えあり

これでわかる!

ポイントの解説授業

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今回のテーマは、「熱量の計算」です。

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先ほどは、 Q=mct という公式を学習しました。
それでは、実際にこの式を使って、 溶解熱 を計算してみましょう。

高校化学 化学反応とエネルギー5 ポイント2 答えなし

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まず、問題の内容を確認します。
この問題では、水96.0gに水酸化ナトリウム4.0gを溶解させました。
このときに発生する 溶解熱 を答える問題です。
そして、問題を解くときに利用するのが、次のグラフです。

高校化学 化学反応とエネルギー5 ポイント2 答えなし

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グラフの読み方を確認しておきましょう。
縦軸には温度、横軸には時間がとられていますね。
最初、水の温度は20℃です。
ここに水酸化ナトリウムを溶かし、よくかき混ぜていくと、だんだん温度が上がっていきます。
しかし、 28℃に達してからは、徐々に温度が下がっています よね。
このあたりにヒントがありそうです。

Q=mct、「熱はムクッと出る」

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さて、それでは実際に計算を行っていきます。
温度変化の計算に使うのは、次の式でしたね。
  Q=mct
  Q:熱量〔J〕
  m:物質の質量〔g〕
  c:比熱〔J/(g・K)〕
  t:温度変化〔K〕
今回は、熱量を求める問題です。
残りのm・c・tの値がわかれば、Qを求めることができますね。

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まずは、 物質の質量m です。
この実験では、水96.0gと水酸化ナトリウム4.0gを使っていますね。
つまり、水溶液の質量は 100g です。
この水溶液全体の温度変化を測定しているので、注意が必要ですね。

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次に、問題文より、 比熱c4.2J/(g・K) と与えられています。

温度変化については、外に逃げた熱量に注意

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最後は、 温度変化t です。
グラフから温度変化を読み取っていきます。
温度は 20℃からスタート し、 最高は28℃ です。
このことから、t=28-20=8Kとしてしまった人はいませんか?
それは間違いです。

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水溶液の温度は、放置しておくとどんどん下がります。
空気中に熱が逃げてしまう からですね。
水溶液の温度が28℃に達してから、少しずつ冷えているのは、そのためです。
それと同じように、温度が上昇していっている途中にも、熱は逃げてしまっています。
つまり、もし、 熱の出入りがなければ、28℃以上になっていたはず です。

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それでは、熱の出入りがなければ、温度はいくらになっていたのでしょうか?
温度が低下している箇所に注目しましょう。
この直線を左側に延長すると、 30℃ のところで縦軸と交わります。
よって、tは30-20より、 10K となります。

Q=mct、「熱はムクッと出る」

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最後に、 Q=mct の公式に、これらの数値を代入しましょう。
 Q=100×4.2×10
 =4200J
 =4.2kJ
よって、答えは、 4.2kJ となります。

高校化学 化学反応とエネルギー5 ポイント2 答えあり

Igarashi
この授業の先生

五十嵐 健悟 先生

「目に見えない原子や分子をいかにリアルに想像してもらうか」にこだわり、身近な事例の写真や例え話を用いて授業を展開。テストによく出るポイントと覚え方のコツを丁寧におさえていく。

熱量の計算
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