2019年3月20日水曜日

0℃の氷と−100℃の鉄球ではどっちが冷える?

【問】20 ℃ の水 100 g があります。これじゃぁぬるいので、冷やして飲みたい。
  さて、この中に 0 ℃ の氷 10 g を入れるのと、−100 ℃ の鉄球 10 g を入れるのとではどちらがよく冷えるでしょうか。
  (水の比熱を 1 cal/g , 鉄の比熱を 0.1 cal/g , 水(氷)の融解熱を 80 cal/g とする)



まず、−100 ℃ の鉄球 10 g を入れる場合。
最終的な水の温度を x ℃ とすると、 100 (20 -x ) = 10 × 0.1 × (100 + x )
これを解いて、 x = 1900/101 ≒ 18.8 ℃

次に、 0 ℃ の氷 10 g を入れる場合。
最終的な水の温度を y ℃ とすると、 100 (20 -y ) = 10 (80 + y )
これを解いて、 y = 1200/110 ≒ 10.9 ℃

以上から、  0 ℃ の氷 10 g の方が(7.7 倍も)よく冷える。

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