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物理 高校生

氷と水の密度と体積が同じだったら溶けても増えないのはどうしてですか。

問4 図4のように、容器に入った水に氷が浮いて静止している。 このとき、水面から 上に出ている部分の氷の体積はV水面より下の部分の氷の体積はV2である。 水の密 度をpo、氷の密度をp、重力加速度の大きさをgとする。 下の文章は、このときの氷に関する生徒A、Bの会話である。 生徒たちの説明が科 イに入れる式と語句の組 学的に正しい考察になるように、文章中の空欄 ア み合わせとして最も適当なものを、次の①~ ⑨ のうちから1つ選べ。 29 氷 V₁ 水と氷の体積の かんけい V₂ 0 容器 図4 A: 水と氷ではどちらの密度が大きいかな。 水の方がみう心が 大きい B: 普通の物質では液体が固体になると体積が減少するけれど、 水は例外だよ。 水が氷 になると体積が増えるので、 水と氷の密度の大小関係はp <poだね。 A:図4で氷が静止しているのは、氷にはたらく重力と浮力がつり合っているからだね。 ア と B:そうだよ。 この氷にはたらく浮力の大きさは、アルキメデスの原理より、 表せるね。この浮力と重力のつり合いから、 水と氷の密度の比を体積の比で表すこと ができるね。 A: なるほど。 ところで、この氷が解けたら水面は上昇するかな、 下降するかな。 B: それはね、 イんだ。実際にそのようになるか、氷がとけるのを待ってみよう。

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物理 高校生

固体中を伝わる波は縦波か横波か両方かという問題の解説の補足部分に書いてあったことについて質問です。液体中や気体中で伝わる波で横波は生じないと書いてあるのですが、海の波は横波では無いのですか?

補足 固体中 液体中 気体中のいずれにおいても、 媒質内にずれが生じる場合, ずれを元に戻そうとす る力が,ずれと平行な方向(ただし,ずれと逆向き) にはたらくため(ばね振り子をイメージすると理解 しやすいだろう),媒質の振動方向が波の進行方向 と一致する縦波が生じる。 一方,液体中や気体中では,ずれを元に戻そうと する力はずれに垂直な方向にははたらかない。 こ のため、 液体中や気体中では横波は生じない。 しか し、固体中では,媒質のずれを元に戻そうとする力 が,ずれに垂直な方向にもはたらくため (弦の振動 をイメージすると理解しやすいだろう),媒質の振 動方向が波の進行方向と垂直である横波も生じる。 なお、一般に, 縦波の方が横波よりも速く伝わる。 たとえば, 地震波における初期微動は縦波, 主要動 は横波である。 緊急地震速報は、 縦波の方が速く伝 わることを利用して、 初期微動の観測結果から主要 動の到達予想を知らせる仕組みである。

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物理 高校生

物理基礎、熱の問題です。 この問題の解答なのですが、(2)と(3)で有効数字が違うように思います。私なりに考えたのですがよくわかりません。ここで有効数字がそれぞれ違う理由と詳しい説明をいただけたらありがたいです。

右図は, -20℃の氷にゆっくりと熱を加えた ときの温度上昇の様子を表している。 水の比熱を 4.2J/(g・K) とする。 (1) グラフが横軸に平行になっている部分では, 熱を与え続けているのに温度上昇が見られない。 その理由を答えよ。 (2) この氷の質量は何gか。 (3) この氷の比熱は何J/(g・K) か。 また, この氷の融解熱は何J/g か。 (4) この氷がすべて 50℃の水になったときに熱を加えるのをやめた。 その水と 70℃の水 300gとを混合した。 全体の温度が一様になったとき 水の温度は何℃ 解説を見る この氷が融けてすべて水に なったときも質量はm 〔g〕のま まである。 ●センサー 30 比熱c[J/(g・K)〕 や熱容量 C[J/K] を用いた熱量Q [J] の表し方 Q=mcAT Q=CAT センサー 31 融解熱または蒸発熱 L [J/g] を用いた熱量 Q[J] の表し方 Q=mL 温度 30 (°C) o -20 04.2 37.8 50.4 熱量 ×10°〔J〕 解答 (1) 熱が0℃の氷 (固体) から 0℃の水(液体) へ状態を変 化させるために使われるので温度が上昇しない。 (2) 氷の質量をm〔g〕 とする。 水が温度上昇している部分に注 目すると Q=mcAT より. (50.4-37.8) ×10°=m×4.2x (30-0) したがって, m=100〔g〕 (3) 氷の比熱をc[J/(gK)〕 とすると,Q=mcAT より. (4.2-0) x 10³ = 100 xcx 10-(-20)} 分に注目すると,Q=mLより (37.8-4.2)x 10°= 100 × L したがって, L=336≒ 3.4×10²〔J/g] したがって, c = 2.1 [J/(g・K)〕 また、氷の融解熱をL[J/g] とする。 氷が融解している部

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