大学の物理の問題が分からないので教えてください。

質問

内部抵抗５Ω、起電力２０Vの電池がある。その電極をある導線に接続させたとき両極間の電位差が１５Vとなった。いま、この導線を流れる電流によって発生する熱で、０℃の氷１００ｇを融解しようとする。そのためには、電流の通過時間はいくらにすればよいか。
ただし、１J＝０．２４cal 、氷の融解熱＝８０[cal/g]

という問題なのですが、分からないのでどなたか教えてください。
お願いします。

回答No.2

gato_azul · ベストアンサー

「内部抵抗５〔Ω〕、起電力２０〔V〕の電池がある。その電極をある導線に接続させたとき両極間の電位差が１５〔V〕となった。」
　すなわち、負荷電流を取り出すことにより、20 - 15 = 5〔Ｖ〕の電圧降下を生じている。これは電池内部抵抗に電流が流れることにより、内部抵抗の両端に 5〔Ｖ〕の電位差を生じると云うことで、このときの電流 Ｉ〔Ａ〕は、次式により求められる。

　5〔Ω〕× Ｉ〔Ａ〕= 5〔Ｖ〕
　Ｉ〔Ａ〕= 5 ÷ 5〔Ｖ/Ω〕
　Ｉ = 1〔Ａ〕

　内部抵抗と ”ある導線”とは直列であるから、”ある導線”にも Ｉ = 1〔Ａ〕流れる。”ある導線”の両端にかかる電圧は 15〔Ｖ〕であるから、以下により電力値が得られる。

　1〔Ａ〕× 15〔Ｖ〕= 15〔Ｗ〕

　一方、「融解熱＝８０〔cal/g〕」の氷 100〔ｇ〕を溶かすには、

　80〔cal/g〕× 100〔ｇ〕= 8000〔cal〕

　が必要であり、これを「 1〔J〕= 0.24〔cal〕 」より〔J〕に換算すると

　8000 ÷ 0.24 = 33333.333333〔J〕

　〔J〕とは、そのまま〔Ｗ・ｓ〕であるので、これを先に求めた 15〔Ｗ〕で割れば、時間〔sec〕が求められる。

　33333.333333〔Ｗ・ｓ〕÷ 15〔Ｗ〕 = 2222.222222〔sec〕

　2220 = 60 × 37 であるから、「この導線を流れる電流によって発生する熱」が【全て氷の溶融に使われるとき】、要する時間は

　37分 2.22秒となる。

　遅くなりましたが、いかがでしょうか。

お礼

丁寧な解説をありがとうございます。
どこで間違っていたのかが分かりました。

回答No.1

bardfish

その問題のどこがわからないの？

この設問って高校生の時に習ったような気がするんだけど、今の大学って・・・

補足

私高校の時はずっと生物だったので物理はさっぱりなんです。
教えてください。