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1.2.9 問題

1. 高温の物体と低温の物体を接触させた際に伝わるエネルギーをなんと呼ぶか。また単位は何か。
2. 高温物体から低温物体へエネルギーが伝わった際、高温物体では減少し、低温物体では増加するエネルギーをなんと呼ぶか。また単位は何か。
3. 次の中でエネルギーの一形態であるものを選べ。また、系に作用するエネルギーと系が保有するエネルギーに分けよ。
   熱・内部エネルギー・仕事・運動エネルギー・位置エネルギー・運動量・温度・圧力・速度
4. 真冬に0 ℃の6畳の部屋（幅2.7 m、奥行3.6 m、高さ2.6 m）で机から勢い良く飛び降りたら力学的エネルギーで何度部屋を暖めることができるだろうか。
   飛び降りた人の体重は70 kg、机の高さは1 m、重力加速度は9.81 m/s$^2$ 、10 m/sで飛び降り、運動エネルギーと位置エネルギーは全て部屋の空気へ伝わり内部エネルギーの変化に使われたとする。 また、部屋は外部と断熱され、空気の定積比熱には0.717 kJ/(kg$\cdot$ K)、密度には1.176 kg/m$^3$ （26.85℃、大気圧0.101325 MPaの値）を用い計算の範囲では一定とする。
5. 真夏日の34℃の6畳の部屋（前問と同じ寸法）を冷房で27℃まで冷やす際に伝わる熱の量を求めよ。部屋は断熱されており、冷房以外のエネルギーの移動はないとする。
6. 鍋に入っている20℃の2.0 L（ $2.0 \times 10^{-3}$ m$^3$ ）の水を100℃まで加熱するのに必要な熱を求めよ。鍋は加熱箇所以外は断熱されているとする。
   水の定積比熱には3.992 kJ/(kg$\cdot$ K)、密度には984.79 kg/m$^3$ （56.85℃、大気圧0.101325 MPaの値）を用い計算の範囲では一定とする。
7. 冷房で27℃に冷えた問4の6畳の部屋の中に、100℃まで加熱した問5の2 L（ $2.0 \times 10^{-3}$ m$^3$ ）の鍋を置いた。部屋は完全に断熱されており、他に熱が伝わらないとすると、十分に時間が経過し部屋と鍋の水が熱平衡となり温度が等しくなった際の温度と鍋から部屋の空気へ伝わった熱の大きさを求めよ。
   空気と水の定積比熱、密度は問4、問5と同じであり計算の範囲では一定として扱えるとする。
8. 室温で20℃のレトルトカレーを100℃のお湯の入った保温ポットで温める。レトルトカレーは一人前で200 g、お湯は2.0 L（ $2.0 \times 10^{-3}$ m$^3$ ）入っており、保温ポットに加熱機能はなく完全に断熱されている。十分に長い時間がたってレトルトカレーとお湯が熱平衡となり同じ温度になった状態で何度になるか求めよ。また、伝わった熱の大きさを求めよ。 レトルトカレーは水と同じ物性値を使えるとし、定積比熱には3.992 kJ/(kg$\cdot$ K)、密度には984.79 kg/m$^3$ （56.85℃、大気圧0.101325 MPaの値）を用い計算の範囲では一定とする。

9. 冬に5℃になった6畳の部屋を快適な温度まで暖めたい。問6と同じように100℃の鍋に入ったお湯を用いて部屋を暖められるとすると、快適な温度まで部屋を暖めるのに必要なお湯の量（体積）を求めよ。
   部屋は断熱されており、空気と水の定積比熱、密度は問4、問6と同じであり計算の範囲では一定として扱えるとする。まず、自分が冬に快適と感じる温度を決め、その温度にするために必要なお湯の量（体積）を求める。

定積比熱と密度の値は熱物性ハンドブック[#!2008JSTP!#]によった。

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