初見の入試資料で電力・熱量・温度を統合しよう

このコースの出口では、見たことのない装置でも、問いを分解し、資料から値を選び、エネルギーの鎖を作り、結果のずれまで説明できるかを確かめます。

このレッスンの役割

「電力・電力量・熱量の入試総合」の第6段階です。これまでの全技能を選び分けるコースの出口です。今回は回路図・条件表・温度グラフを統合し、計算と誤差考察を完遂します。間違えた場合は技能単位で戻り先を決め、電力・熱量分野の基礎を完成させます。

手順を覚えるだけでなく、設問がWで終われば3、Jなら4、℃なら5、理由説明なら6まで進むと判断します。資料に効率があれば入力と水の受熱の間へ入れます。

12 V電源、同じ6 Ω二本を並列、120秒、効率70%、水200 gとします。各枝は12 V、2 A、24 W。全体Pは48 Wです。入力は48×120＝5760 J、水の受熱は4032 J、温度上昇は4032÷840＝4.8℃です。

実測が4.0℃なら、理想予測より0.8℃小さいです。容器や周囲へ想定以上の熱が移った、V・Iが一定でなかった、温度測定にずれがあったなどを候補にし、一条件の改善実験を提案します。

この問題で一本分24 Wを装置全体へ使うと、以後の値が全て半分になります。最初の誤りは並列の全体電力です。効率を0.7で割れば水の受熱が入力を超えるため、大小検算で発見できます。

確認1：並列二本の全体電力は何Wですか？

各枝24 Wなので、全体は48 Wです。

確認2：120秒・効率70%で水が得る熱は？

入力5760 Jの70%なので4032 Jです。

確認3：実測温度上昇が理論より小さいとき何をしますか？

ずれを記録し、容器・周囲への熱移動、V・I、温度測定などの候補を立て、一条件で検証します。

回路→電力→入力→水の受熱→温度→誤差を自力でつなげれば、このコースの学習は完成です。誤答は技能名へ戻し、別の初見資料でも再挑戦します。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。