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妹が通ってる小学校のテストの問題が解けない @ [物理学板]


妹が通ってる小学校のテストの問題が解けない @ [物理学板]
1: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 21:44:52 ID:rNVc7KgX
理科な。文章題。
缶ジュースを冷蔵庫から室温30℃の部屋に出した。
缶ジュースの温度は4℃である。
この缶ジュースの温度が20度に達するまでの時間がより早いのは、次の二通りの操作をした場合のどちらか、なお部屋の湿度は50%であるとする。

1.結露し、缶ジュースの表面についた水滴を定期的にふきとる
2.水滴をふきとらない

※なお、水滴をふきとる際の熱移動は考えないとする
問題終わり。

要は、缶ジュースの表面に水滴がついてる場合と、ついていない場合、どっちが熱移動が効率的に行われるか?ってことなんだろうけど、わかんねええ
3: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:02:51 ID:rNVc7KgX
やばい。物理学科に通ってるのに解けない。

これは難問だ。
4: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:04:40
>>1
気温30℃で湿度50%なら、露天温度は-12℃。
4℃の缶ジュースでは結露しない。

よってどちらも同じ。
5: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:06:59
>>4
馬鹿乙wwwwwwwwwww

露店温度は18度だろwwwwwww
6: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:12:14
俺も18度になった。露天温度すら計算できないやつがいるのか
露点温度 (Wikipedia) 露点温度(ろてんおんど, 英: dew point)とは、水蒸気を含む空気を冷却したとき、凝結が始まる温度をいう。単に露点ともいう。単位はセルシウス度℃(アメリカではファーレンハイト度°F)やケルビンKが用いられる。表記記号は、学術分野においてはTd、工学や実用ではDPが用いられることが多い。
気温が0℃以下の時の露点は、凝結した水がさらに凝固するか、水蒸気から直接昇華するかのどちらかで氷へと変化する温度、つまり霜を生じる温度であるため霜点(そうてん, 英: frost point)ともいう。
(中略)
例えば10℃、相対湿度60%の時は表より15度の飽和水蒸気圧1228.1Paより、水蒸気圧は736.9Paであることから、それに飽和水蒸気圧736.83と最も近い2.6℃が露点温度の近似値となる。
12: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:45:54 ID:2d0DvoZd
なにがむずいかわからん・・・
だれか説明して
13: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:51:51 ID:RKlc9hFT
缶壁において
「結露で水滴がついている状態」

「結露がついてない状態(室内の空気に触れている状態)」
どちらの状態のときに、早く熱が奪われるか?

と解釈すると水と空気、どちらが熱を奪うか、と。

で、結露ができて、そのまま放置しておくと、熱のグラフが連続的になだらかに変化していくと想像できる。

が、しかし、結露をふきとるという人間的操作を行うと、熱グラフが、とにかく急激に動くと想像される。

ここまで考えてみた。間違いがあれば指摘たのみます。
14: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 22:57:45 ID:RKlc9hFT
あれ?

お風呂は、かきまぜたほうが早く温まるんだっけ?
それとも、そのまま放置してたほうが、早く温まるんだったけ?
17: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 23:16:09 ID:2d0DvoZd
>>14なにをもってあったまるとするかによるけど、温め方(どこを熱するか)で対流のしかたも変わるから一慨にいえないけど、湯船の真ん中まであったまるのをあったまったとするならかき混ぜるのがはやい
で、表面が高温になるor全熱量のが大きくなることをもってあったまるというなら混ぜないほうがはやいんじゃね

「拭く際の熱移動を考えないものとする」ってのがあるから難しいっていってるの?
どう考えても拭いたほうがはやいだろ
22: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 00:06:14 ID:XOGL6KZo
>>17

サンクス!思い出しました。そうでした。

うむー。
俺は答えは「2」だと考えてしまう。

>>16さんが言うように、精度の問題があるけど、ちょっと言い方変えると
「そのままにしてたら結露ができる。でも、人間が結露をふくということは、たえず空気にさらす、と言う意味」と解釈。

で、たとえを出すけど、水の入ったコップに氷を浮かべると、上側(空気)と下側(水)とでは、下側のほうが早く氷が溶けるでしょ?
ということは、なんていうか・・・
空気は水よりも熱を与えない、と。

だから缶をしょちゅうふいてたほうが(空気にふれさせておき、かつふくときの摩擦は考えない)温まりにくい。

よって、早く温まるのは、そのままにしているほう。答え2。


ここまで考えた。間違ってたらよろしく。
15: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 23:15:02
俺は高校程度の知識しかないけど、
直感的には1の方が速く温度が上がりそうだな。
結露で供給された水を除いたら、除かなかったときより結露がたくさんできそう。

平衡移動のアナロジーで。

それに、缶の表面に、外気と缶の中間の温度の膜ができる2は、熱伝導が悪くなるかもしれない。

一方、表面に水滴が着いている2の方が、水滴が種結晶の役になって、結露がひどくなるかもしれないし、金属と空気の間より、水滴と空気の間の方が物質のやりとりがある分だけ熱のやりとりがしやすいかも。
20: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 23:43:45 ID:2d0DvoZd
>>15
2で水滴が種結晶的なはたらきをするにしても、たぶん操作1のほうが総結露量は多いだろ(容器の表面温度<水滴の空気に接する部分の温度)
まあ実験でもしてみりゃいいんだけど・・・

結露拭かないってのは容器表面と空気の間に水の層ができてるようなもんだからあたたまりにくい
しかも空気より冷たい水を拭き取って、空気にふれさせる作業を定期的にしている訳だし
16: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 23:15:59
これ、どこまでの精度で解けばいいんだ?
熱分布を一様と仮定するまでは題意よりでいいけど、結露は一瞬で出来るのか?

拭き取りは一瞬で缶に影響ないんだろうけど
18: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/09/30(木) 23:20:03
気化熱も考慮しろよ
蒸発熱 (Wikipedia) 蒸発熱(じょうはつねつ、英語:heat of evaporation)または気化熱(きかねつ、英語:heat of vaporization)とは、一定量の物質を気体に変化させるために必要なエネルギーのことである。蒸発熱の測定は沸点においてなされるが、通常は 298K (25℃) での値に補正された値が用いられる(補正による変化は測定誤差以下なので無視できる)。単位は kcal/mol (キロカロリー毎モル)が用いられてきたが、最近では kJ/mol (キロジュール毎モル)との表記が主流である。
気体を液体に変化させるときの凝縮熱(ぎょうしゅくねつ)は、蒸発熱と絶対値が等しく、符号が逆になる。蒸発熱は物質に吸収される熱を表していて正、凝縮熱は物質が放出する熱であるので負の値をとる。
23: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 00:12:17
水滴を拭いていくと凝縮潜熱のみが缶表面に常に与え続けられるから早く暖まる。
水滴を拭き取らなければ、水滴の蒸発潜熱が奪われるから暖まりにくくなる。
30: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 00:54:58
なあ、みんな分かっててスルーしてるんだろうがこれって要求されてる解答は

水の膜(結露)は金属(缶)より熱を伝えにくい。よって結露を拭き取る方が早い

なのか?
46: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/02(土) 15:18:32 ID:paWPOgAm
これは小学校の問題だぞ
>>30こいつの言ってることが答えだ!!
39: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 21:11:24
東大生だけど解けない。
所詮与えられた問題を解く能力しか俺にはないんだなと痛感させられる;;
42: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 22:50:26 ID:WVSG8c0T
露点温度が求められないと、解けない。
まぁ、小学生には無理でしょう。
43: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/01(金) 23:10:38 ID:WVSG8c0T
露点温度の18℃までは、どっちもどっち。
一方は結露が乾くまで、18℃以上にならない。
44: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/02(土) 00:00:54 ID:+w6K+unQ
どんだけ難しいんだこれ
48: ユビー ◆6wmx.B3qBE 投稿日:2010/10/02(土) 18:39:39
余裕でふき取った方が早い

缶│露│外気
4℃ x 30℃

30℃≧x≧4℃



また、ふき取るときの布の温度、摩擦を加味すれば、常に浮上するほんのわずかな水滴をふき取りまくってるだけで30℃になるのは早い
51: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/02(土) 18:51:29
>>48
すげえ。
53: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/02(土) 21:52:17 ID:33eJVRd9
>>48

ということは、空気のほうが熱効率が高いってことか。。

うーん。熱容量は
水(液体)>空気
なんだが・・・。
147: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/08/25(木) 01:20:56.53
>>53
空気とか水とかいうより流体ね。
結露して留まっている水は流体ではない。
55: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/02(土) 22:55:51
>>48

×30℃≧x≧4℃
○18℃≧x≧4℃
83: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/11/25(木) 23:29:21
>>48
温度だけを考慮しても答えにならないはず。
80度のサウナと50度の風呂は後者の方が圧倒的に熱く感じる。これは50度の風呂の方が早く体が温まるから。


どちらの状況でより早く缶に熱が伝わるかってことだから、
>>80が言っている 気化熱による冷却を考慮しなくていい点と 水の膜による熱伝導率の低下 が正しい説明のように思う。

でも水の膜でなぜ伝導率が低下するのかちゃんと説明しないと解答にならない、、、
金属のほうが伝導率高そうだし、水の膜があると 空気→水→缶 と二段階で伝導させなきゃいけないから伝導率下がりそうだけどちゃんと説明できない

これは物理板のレベルが低いのか、この問題が難問なのか、どっちなんだ!!問題の答えよりそっちが気になる。

>>77
缶は空気の熱を奪って結露する
空気の熱がジュースを温める

何の説明にもなっていない、、。そんなこと言ったら露+缶という系を温めるのも空気だ。
57: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/04(月) 20:19:42
正解は1。

ふき取る場合に熱移動がないという前提でも、缶の側面では壁を挟んで低温の液体と室温(空気中)の水分との熱交換が行われるので、ふき取る=交換が加速されることになる。


缶内から見ればじゃんじゃん30度のシャワーをぶっ掛けられてるのとかわらん。
59: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/05(火) 12:28:57 ID:NtCNd+N7
実験したら拭き取る方が早かったよww
理由はわからんが......乙

付いた水滴が蒸発するのに熱を奪ってる分、
ジュースの温度が上がりにくいのかな?
スマソ....わからん(´д`)ハァ~
66: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/07(木) 10:12:50 ID:MzBJSCJO
こうみると、実験にはセンスのよい着眼点が必要だと改めて気づかされるな

>>59 みたいに仮説を持たずに実験しても何も気づかないw

いくら今まで発見された多くの公式という武器を持ってても、着眼点がずれてれば、遠回りかただの道草になっちゃうしね

そう考えるとNASAみたいに力技で未知のものを発見しようとする人より、理論で予想する人の方がcoolな感じがするな。不思議。
63: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/07(木) 01:34:32
俺は物理じゃなくて絵描きだが・・・
アホなりに考えてみたw

二つの操作の差異だけを考慮して問題を超単純化してみると

・水滴まで含めた缶をAとする。
・Aを定義付けるとすると、気温より温度の低い物体である。
・拭き取るという行為は、この問題から気温よりも低いAの一部を取り除く行為

気温より温度が低いものを問題の舞台からガンガン消しまくってるわけだから
答えは1


こまけーことを気にしないとこうなる。
65: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/07(木) 06:14:13
つまるところ、この問題を出題した目的は、物理(科学)においては実験が大切だということを教えることだと思う。
73: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/09(土) 01:53:16
つぅかコレ小学校で出された問題だろ?
授業で習った何かを使って解けと言うのだろうがコレは問題が悪いよ
何を意図してるのかさっぱり伝わってこない
授業でこれを実際にやってみたとするわな?
何についての実験か分かる奴いるか?
76: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/10/19(火) 18:33:07 ID:FEvk3pLt
なんだこれは難しすぎる。。。


俺って小学生以下?泣
78: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/11/02(火) 04:54:21 ID:Y30fOFIr
こんなん簡単だ

正解は1
拭き取ったほうが早く20℃に達する
つまり早く温まる
缶は空気の熱を奪って結露する
空気の熱がジュースを温める
拭いて何回も結露させたほうが早く温まる


結露は空気は冷やされる
つまり中身の冷たさが外に出る
だから中身は温まる
84: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/01(水) 08:13:25
気化するのに周りの熱を奪うのだから、液化は熱を与えなきゃ。
液化してるのだから、気化による熱の移動は無視。
拭き取り続けると、液化による熱の移動が継続する。

つまりだ、鍵は水だ。
おまいら良く思い出せ!水の位相変化に大事な事を。それは…

気持ちだ。心の問題だ!


そう、これは物理の問題ではなくて、道徳の問題なのだよ。だ、か、ら、おまいらに、解けなくてもしかたない。
85: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/07(火) 18:55:47
小学生の自由研究みたいな文句を並べて100まで来るスレが物理板に・・・いやこれは壮大な釣りなのか・・・
今の発展途上である非平衡物理が理想化のない熱伝導の問題、しかも流体がらみ、なんて太刀打ちできないのはモグリでない皆さまには周知の・・・
俺は釣られたのか・・・
87: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/14(火) 15:18:51
この問題の問題点に気づかない>>85が一番レベルが低いw
89: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/15(水) 04:24:57
名門小学校なのかこんな難問たけしの平成教育委員会か
90: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/23(木) 23:58:57
少なくとも出題者は1と答えてほしいと考えている
わざわざ「定期的にふき取る」云々などと手間のかかることを2に比べ長い文で書いている

ただ、出題者としては、とりあえず1と答えてみた生徒らに、なぜそうかを考えてほしいし、分からなくても実際にやってみろと。
94: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2010/12/28(火) 23:27:15
もしかしてだけどこの問題って答えの正誤よりも答えに至る論理性、その根拠とする知識を問う問題か?
96: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/01/04(火) 19:06:22
これは小学生には難しすぎるな。
正解を述べると、

水滴の結露 ⇒ 発熱反応 ⇒ ジュースの温度が温まる
水滴の蒸発 ⇒ 吸熱反応 ⇒ ジュースの温度が冷える

もし二つの缶で結露と蒸発が同じ量であれば、ジュースの温度は同じだが、異なるところが問題のポイントであろう。
より多く結露するのはふき取り続ける1の缶だから、1が早く温まるだろう。
97: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/01/05(水) 11:31:53 ID:Omzzo3Fs
状況を詳しく見ると、缶のまわりには結露した水の膜があり、その外は空気層がある。
水膜の中では缶に接した部分は缶の温度で空気に接した部分の方が高温である。
空気層は水膜に接した部分は水の温度で離れれば室温になる。
結露は水と空気の接した部分で起こり、その速さは水表面の温度に依存する。
結露してる最中の話だから、蒸発は考えなくて良い。
といった状況で水膜を削ると、空気はより低温の缶に接することになる。
低温に接すれば結露が加速される。(1の方が多く結露する理由を言わなくちゃね)
98: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/01/05(水) 17:05:23
どちらが早く暖まるかなのに一切不等式が登場しないまま100を迎えそうです
哲学科の皆さん頑張って下さい
101: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/01/18(火) 14:11:32
難しいな。
論点は水の層が缶の周囲にあるときとないときでは、温度変化にどのような違いがあるのか、だろうか。
おそらく水の層がある場合、水の気化反応が凝縮と同時に起きることになる。
その潜熱の分、温度上昇は水の層がある方が遅くなると思われる。


でもふき取った水を含む部屋全体で考えたら、どうなるのか。
そうすると湿度や温度も考える必要があるな。
129: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/06/09(木) 00:09:02.03
みんな半年も考えてたのか。
スレ主は答え書き込んでやれよ。


1は結露による発熱のみ
2は結露による発熱+その蒸発による吸熱
で1が正解じゃダメ?

てか小学生ってどこまで習ってるんだ?
自分で書いててなんだが気化熱すら習わないんじゃないかと思うんだが
141: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/08/10(水) 08:38:40.54 ID:dc47hrxL
>>1
良問すぎる
これは物理学的センスがあるかどうかの良い試金石だ
142: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/08/10(水) 08:56:58.49 ID:dc47hrxL
物理学板がアホばかりなのはよくわかった
145: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/08/20(土) 02:20:16.16
サイコロを振って答えれば50%正解するというのにお前らときたら
161: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/09/23(金) 11:30:07.96
で、結局何が正解なんだよ。
179: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2012/06/23(土) 12:41:43.16 ID:moQ9KP18
要するにゆとりは終わったんだな・・・
彼女らの未来が怖いよ
199: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2014/01/08(水) 00:35:36.02
だまってそのジュース飲んどけ
200: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2014/01/14(火) 19:02:42.93 ID:UKa4TgZ7
気温30℃で湿度50%だから結露の熱量は温度15℃に相当。
気温は30℃だから水滴を拭き取れば周りの温度は30℃。
したがって拭き取った方が20℃になるのは早い。
いかにも小学生向けの計算問題。

あーおもしろかった。
理系と文系が、ああも対立する理由の一端が分かる気がする。
物理板住人が総力を結集して、>>1の妹ちゃんの小学生問題を半年間討論した結果、ようやく先生の意図が判明。そゆことね…。
最近の小学生は難しい問題解いてるんだねぇ。

それにしても、物理カテゴリーは大分ネタ切れ感がすごい。次回の更新どうしよう。
3.11の震災を境にして、放射線ネタがやたらと増えたので、それ以前に遡ってスレ発掘しようかな…。
こんなネタをやってほしいとか、(物理に限らないけど)リクエスト等ありましたら、どうぞコメ欄まで。

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元スレ:http://uni.2ch.net/test/read.cgi/sci/1285850692/

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    • ※1 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2014.5.19 18:20
    そういえば昔TV番組で、同じ温度の水が入って試験管を2つ用意して、
    1つを外側水で濡らして、もう1つは乾いた状態で、
    両方に風を当てると濡れた方が温度が低くなるってやってたような…
    • ※2 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2014.5.19 19:32
    「熱移動量=熱伝達率×温度差」だから、
    ジュースと空気の間に結露した水の膜を挟まない方が温度差が大きく熱移動量が大きい。つまり早く温まるので1が答え。
  1. >両方に風を当てると濡れた方が温度が低くなる
    きっとそれはスレ住人も触れてる「気化熱」のことではないでしょうかね?
    水は蒸発するときに表面の熱を奪う云々。
    >>1の設問では拭きとる際の熱移動は考慮しないってことでしたから!

    >ジュースと空気の間に結露した水の膜を挟まない方が温度差が大きく熱移動量が大きい。
    要約していただいてどうもです。たったそれだけのことに半年…w
    • ※4 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2014.5.22 11:25
    水筒の氷は中の液体がある方が早く溶けるよね…
    氷=缶ジュース 液体=結露で考えると結露したままの方が早い気がするが…
    条件が違いすぎるか
    • ※5 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2014.12.1 20:21
    外に水がつく分熱が伝わりにくいってことじゃないの?
    • ※6 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.4.22 1:11
    ①水滴があった方が表面積が大きくなる
    ②空気より水の方が熱を伝えやすい

    なので2が正しいと思う。

    また、この缶を30℃の空気中に放置した場合と、
    同じ30℃でも水中に沈めた場合とを比較すると
    どうなるだろうか。
    やはり水中の方が速く温度が上がるのではないだろうか。
    極端過ぎて例としてはおかしいだろうか?
    • ※7 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.4.23 15:27
    >>6
    仮定が極端すぎるな。
    それを言うなら、
    「結露でできる水(かなり冷たい)と同じ温度の
    水が入った水槽に沈めた場合と、30℃の室温で
    空気中に放置した場合」
    という比較をしないといけない。

    答えは、空気中の方が温まりやすい。
    • ※8 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.4.19 0:54
    結局>1の人は答えと解説を載せてくれなかったのか
    自分は1だと思うけど
    どうなんだろうか?
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