熱と気体（知識）の問題

熱の伝わり方と熱膨張について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　熱の伝導では、接している物体どうしの間で、温度の低い物体から温度の高い物体へ熱が移動する。
• イ　対流とは、固体の内部で、物質そのものは移動せずに、熱が高温部から低温部へ順に伝わっていく現象である。
• ウ　液体や気体の一部があたためられると、その部分は膨張して密度が小さくなって上昇し、まわりの冷たい部分が下降することで対流が起こる。
• エ　放射（熱放射）による熱の移動には物質が必要なので、真空中では放射によって熱は伝わらない。

身のまわりの現象と、熱の伝わり方（伝導・対流・放射）や熱膨張との関係について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　鉄道のレールのつなぎ目に少しすき間をあけておくのは、気温が上がってレールが熱膨張したときに、レールどうしが押し合って曲がるのを防ぐためである。
• イ　ストーブで部屋の空気を暖めると、暖められた空気が膨張して密度が小さくなって上昇し、まわりの冷たい空気が流れこむことで部屋全体が暖まる。これは対流による熱の移動である。
• ウ　金属のスプーンの一端を熱い湯に入れておくと、湯につかっていないもう一端もしだいに熱くなる。これは、熱が放射によってスプーンの中を伝わるためである。
• エ　太陽からの熱が、物質がほとんどない宇宙空間を通って地球に届くのは、熱が赤外線などの電磁波として運ばれる放射によるものである。
• オ　熱膨張の割合が異なる 2 種類の金属板をはり合わせたもの（バイメタル）は、温度が変化すると、2 枚の金属板の伸び縮みの違いによって曲がる。

熱運動と温度、絶対温度、熱平衡について述べた文として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。

• ア　物体の温度は、物体を構成する原子や分子の熱運動の激しさを表す量であり、温度が高いほど熱運動は激しい。
• イ　絶対温度 $T[\mathrm{K}]$ とセルシウス温度 $t[{}^{\circ }\mathrm{C}]$ の間には $T=t+273$ の関係があるので、温度が $1\mathrm{K}$ 上がることと $1{}^{\circ }\mathrm{C}$ 上がることは、同じ大きさの温度変化である。
• ウ　物体をどこまでも冷却すると、絶対零度よりさらに低い温度になり、そこでは粒子の熱運動のエネルギーが負になる。
• エ　外部との熱のやりとりがない状態で、温度の異なる 2 つの物体を接触させておくと、高温の物体から低温の物体へ熱が移り、やがて両者の温度が等しくなって熱の移動が見かけ上止まる。
• オ　2 つの物体が熱平衡の状態にあるとき、それぞれの物体を構成する粒子の熱運動は完全に止まっている。
• カ　物体が外部から熱を得ると、その物体の温度は必ず上昇する。

外部との熱のやりとりがない容器に $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の水を入れ、そこに $80{}^{\circ }\mathrm{C}$ に熱した金属球を沈めた。はじめは、熱運動の激しい金属球の原子が、まわりの水の分子と衝突するなどしてエネルギーを渡し、金属球から水へ熱が移動した。やがて金属球と水の温度は等しくなり、その後はいくら時間がたっても、どちらの温度も変化せず、全体として一方から他方へ熱が移動することはなくなった。

このように、接触している 2 つの物体の間で熱の移動が起こった結果、両者の温度が等しくなり、全体として熱の移動が見られなくなった状態を何というか。漢字で答えよ。

$1.0\times 10^5\mathrm{Pa}$（1 気圧）のもとで、$-20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の氷を容器に入れ、ヒーターで毎秒一定の熱量を与え続けて、氷がとけて水になり、さらに水がすべて水蒸気になるまで加熱した。ヒーターが出した熱はすべて氷・水・水蒸気に与えられ、加熱はゆっくり行われるので、容器内の温度はつねに一様とみなせるものとする。このときのようすについて述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　氷が融解している間は温度が変化しないので、容器内の氷と水の内部エネルギーの和も変化しない。
• イ　水が沸騰している間は、水の温度は $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保たれ、与えた熱は水の温度上昇には使われず、液体の水を水蒸気に変えることに使われる。
• ウ　氷が融解している途中で、ヒーターが毎秒与える熱量を 2 倍にすると、融解している間の氷と水の温度は $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ より高くなる。
• エ　同じ質量の物質の温度を同じだけ上げるとき、比熱が大きい物質ほど、必要な熱量は小さい。
• オ　加熱後に容器内の水蒸気を冷やして水に戻すと、水蒸気が凝縮するときには、まわりから熱を吸収する。