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【須磨学園中学過去問解説】2020年度 理科 第1回 大問3

須磨学園中過去問 2020年度 理科 第1回 大問3

問題文をそのまま掲載すると著作権上問題となるため、学校サイトの過去問PDFを見てください。そしてまず自分で解いてみてから以下の解説を読んでください。

熱の移動に関する問題です。「気体を膨張させると温度は低下し、圧縮すると温度は上昇する」ことは中学受験の理科知識としては必須ではないと思います。こういう場合、問題文で示されるパターンが多いのですが、今回は読み取れないので完答は少し難しいです。

問1 難易度:★★☆☆☆

電池の数を同じにして太い電熱線と細い電熱線を比べたとき、水の温度上昇が大きいのは太い電熱線です。

問2 難易度:★★☆☆☆

まず本文に書かれた情報を整理しましょう。

・電熱線を用いて100gの水を温める
・電熱線に1Aの電流を流 すと1秒間に1.2calのエネルギーが発生
・水1gを1℃上げるには1calの熱量が必要

10分間は600秒なので 電熱線に1Aの電流を10分間流し続けると、1.2×600=720calのエネルギーが発生します。

よって、100gの水を温めたときの温度上昇は、
720÷100×1=7.2(℃)

問3 難易度:★☆☆☆☆

火力発電などの方法で電気エネルギーを作るときには二酸化炭素が発生し、この二酸化炭素が地球温暖化につながる可能性があるといわれています。

問4 難易度:★★★☆☆

部屋の空気をあたためる場合、室外機の中の循環気体が室外から熱を吸収できるようにするためには、外気の温度より循環気体の温度を低くする必要があります。

圧縮による温度上昇と

気体を膨張させると、温度は低下します。これは、山の上の空気は気圧が低く(つまり平地の空気よりも膨張していて)、気温が低いことと同じ理由ですね。

問5 難易度:★★★☆☆

逆に、循環気体を圧縮すると温度が上がりますので、循環気体の温度を室内の空気の温度より高くすることができます。これは自転車の空気入れを使っていると筒の部分が熱くなってくる現象と同じ理由です。

問6 難易度:★★☆☆☆

(ク)から求めていくのが簡単ですね。情報をまとめておきましょう。

・室内の空気を1℃上昇させるのに必要な熱量は55kcal(=55000cal)
・1秒間に60calの電気エネルギーを作り出す暖房を用いる

よって、空気を5℃上昇させるのに必要な時間(分)は、

55000×5÷60÷60=76.38…≒76(分)

(キ)装置Bに関する情報をまとめます。

・装置Bで使われた電気エネルギーのすべてが循環気体に熱として吸収される
・電気エネルギーによる熱量を1とすると、循環気体は室外機から6の熱量をもらう
・装置Bは1秒間に60calの電気エネルギーを使う

使う電気エネルギーは1秒間に60calで(ク)の暖房器具と同じで、さらにその6倍の熱エネルギーを室外機からもらうことになります。つまりあわせて7倍、1秒間に420calのエネルギーが得られることになります。

よって、空気を5℃上昇させるのに必要な時間(分)は、

55000×5÷420÷60=10.91…≒11(分)

 

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