Vic's粒子

大問３

(1)　答えはエの二酸化ケイ素です。

 

(2)　答えはオのメタンハイドレートです。

これは、メタンガスが氷に取り込まれた固体の結晶です。

高圧で低温の深海の、さらに海底下に存在しています。

日本の沿岸に大量に埋まっているとも言われています。

ニュースを見たり新聞を読んだりするときには、

政治や経済だけでなく、科学技術についても関心を持っておきましょう。

 

(3)　下線部(う)の「とけて」は、三態変化の融解という意味です(「融ける」)。

融解は、固体から液体になることを言います。

選択肢の中で融解が起こっているのは、エです。

一方、選択肢のアイウオは、水溶液になる際に用いられる「溶ける」です。

 

(4)

①　水が０℃のときを基準として、考えていきます。

 

結果として、60＋160＝220（ｇ）の水ができ、この水の温度は30℃です。

水が０℃のときを基準として考えると、熱量は220(ｇ)×30(℃)＝6600(cal)となります。

 

30℃の水220ｇ(6600cal)のもとになっているのは、60ｇの水と15℃の水160ｇです。

60ｇの水は何calかわかりませんが、15℃の水160ｇは160(ｇ)×15(℃)＝2400(cal)です。

 

6600calのうち、15℃の水160ｇからは2400calがきています。

残りの6600－2400＝4200(cal)は、60ｇの水に含まれていたことがわかります。

60ｇの水の温度は、4200(cal)÷60(ｇ)＝70(℃)となります。

 

考え方のイメージを図で表すと、下のようになります。

 

②　40℃の水100ｇには、100(ｇ)×40(℃)＝4000(cal)の熱量があります。

０℃の氷50ｇを０℃の水50ｇにするのに、4000calの熱量が必要だったとわかります。

よって、氷１ｇを水１ｇにするのに必要な熱量は、4000(cal)÷50(ｇ)＝80(cal)です。

 

③　20℃の水100ｇ入ったビーカーに氷を入れた場合、

Ａ　まず、氷をとかすのに熱量を使う。このとき、氷がとけてできた０℃の水ができる。

Ｂ　次に、温度が一定になる。

という２段階の過程を経て答えが出ます。

 

20℃の水100ｇには、100(ｇ)×20(℃)＝2000(cal)の熱量があります。

 

５ｇの氷を入れた場合

Ａ　氷を０℃の水にするには、80(cal)×５(ｇ)＝400(cal)の熱量を使います。

残りの熱量は2000－400＝1600(cal)です。

Ｂ　水は全部で100＋５＝105(ｇ)なので、温度は1600(cal)÷105(ｇ)≒15(℃)になります。

 

10ｇの氷を入れた場合

Ａ　氷を０℃の水にするには、80(cal)×10(ｇ)＝800(cal)の熱量を使います。

残りの熱量は2000－800＝1200(cal)です。

Ｂ　水は全部で100＋10＝110(ｇ)なので、温度は1200(cal)÷110(ｇ)≒11(℃)になります。

 

15ｇの氷を入れた場合

Ａ　氷を０℃の水にするには、80(cal)×15(ｇ)＝1200(cal)の熱量を使います。

残りの熱量は2000－1200＝800(cal)です。

Ｂ　水は全部で100＋15＝115(ｇ)なので、温度は800(cal)÷115(ｇ)≒７(℃)になります。

 

よって、正解は下図のようになります。

問題文の指示「グラフに点を描くこと」を、絶対に忘れないようにしましょう。