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1000gの水が入った2000gの鉄鍋の熱容量を、鉄の比熱0.4J/gKと水の比熱4.2J/gKから、

kin********さん

2016/10/2616:59:35

1000gの水が入った2000gの鉄鍋の熱容量を、鉄の比熱0.4J/gKと水の比熱4.2J/gKから、

1000×4.2+2000×0.4=5000J/K
とするのはなぜ正しいのでしょうか?
熱平衡の状態の鉄鍋に熱を加える時、水と鉄の温度はそれぞれ独立に変化するから熱容量の合計というものは考えられないように思うのですが…

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fat********さん

2016/10/2620:12:04

基礎を学ぶための練習問題だからです。
力学で「滑らかな台の上で」の決まり文句で摩擦をゼロとして計算するのと同じ。
極端な仮定を置いて単純化しないと、計算問題が成り立たず、単純化した問題すら解けないと、複雑な問題は更に手も足も出ません。
ちなみに水と鉄の温度はそれぞれ独立に変化する、と言っても厳密にはその中にも熱分布が存在します。
鉄の熱伝導率は無限大ではないので、火に接している部分が高温で、更に言うとどんなに薄くても外面に近い部分と内面に近い部分(水の近く)でも温度は異なります。
そういう複雑な状況をシミュレーションするにも、単純化した問題すら解けなければ数式の立てようがありませんから。

  • 質問者

    kin********さん

    2016/10/2621:49:35

    近似と似た考えだと捉えて良いでしょうか。
    また、ここでは何を仮定しているのでしょうか?熱伝導率が無限大であることでしょうか。各々の時点で熱平衡が成立していることでしょうか。
    それにしても熱容量を和で考えて解答としての整合性が得られる理由がわからないのですが…

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