100 ℃ に熱した質量 200 g の鉄球を、20 ℃ の水 300 g の中に入れた。十分に時間がたった後の全体の温度として、最も近いものはどれか。ただし、鉄の比熱を 0.45 J/(g・K)、水の比熱を 4.2 J/(g・K) とし、熱は鉄球と水の間でのみ移動するものとする。
- 121 ℃
- 225 ℃
- 330 ℃
- 445 ℃
- 560 ℃
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正解：2
鉄球が失った熱量と水が得た熱量が等しいので、0.45 × 200 × (100 − t) = 4.2 × 300 × (t − 20) となります。90(100 − t) = 1,260(t − 20) を解くと t = 34,200 / 1,350 ≒ 25.3 ℃ です。鉄の熱容量（90 J/K）は水の熱容量（1,260 J/K）よりずっと小さいので、最終温度は水の初めの温度に近くなります。比熱の違いを考えずに質量だけで比べた値（52 ℃ 前後）を選ばないよう注意しましょう。
根拠：熱量の保存（熱量 = 比熱 × 質量 × 温度変化）