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コンテスト/Gnit Standard Open 012 (GSO012)/第4問 気圧変化による沸点下降と水の加熱に必要な熱量
第4問

気圧変化による沸点下降と水の加熱に必要な熱量

終了
200 ptsLv.4 初級熱
2026/09/27 21:00〜2026/09/27 22:30
作成者:admin02

問題文

ある高地において、大気圧が基準気圧 P0P_0P0​ より低い一定値 PPP となっている。

気圧が PPP 以上 P0P_0P0​ 以下の範囲では、水の沸点 TbT_{\mathrm{b}}Tb​ は、基準気圧 P0P_0P0​ における沸点 T0T_0T0​ および気圧変化に対する沸点の変化率 kkk を用いて、近似的に

Tb=T0−k(P0−P)T_{\mathrm{b}}=T_0-k(P_0-P)Tb​=T0​−k(P0​−P)

で表されるものとする。

初温 T1T_1T1​、質量 mmm の水を、この高地で沸騰が始まる温度 TbT_{\mathrm{b}}Tb​ まで加熱するために水が受け取る熱量 QQQ を求めよ。

ただし、加熱中の大気圧は一定であり、水の比熱 ccc は温度によらず一定とする。また、沸騰が始まるまでの水の蒸発による熱量の損失、容器が受け取る熱量、および外界への熱の移動は無視できるものとする。

制約

  • P0=100 kPaP_0=100\,\mathrm{kPa}P0​=100kPa
  • P=80 kPaP=80\,\mathrm{kPa}P=80kPa
  • k=0.300 ∘C/kPak=0.300\,{}^\circ\mathrm{C/kPa}k=0.300∘C/kPa
  • T0=100 ∘CT_0=100\,{}^\circ\mathrm{C}T0​=100∘C
  • T1=16 ∘CT_1=16\,{}^\circ\mathrm{C}T1​=16∘C
  • m=0.500 kgm=0.500\,\mathrm{kg}m=0.500kg
  • c=4.20×103 J/(kg⋅K)c=4.20\times10^3\,\mathrm{J/(kg\cdot K)}c=4.20×103J/(kg⋅K)

入力形式

熱量 QQQ を kJ\mathrm{kJ}kJ 単位で表した数値を既約分数 pq\frac{p}{q}qp​ とする。ただし、p,qp,qp,q は互いに素な自然数である。

p+qp+qp+q を自然数で入力せよ。

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