物理学のサンプル問題

正解: 100℃

水は1気圧（標準的な大気圧）のもとで100℃で沸騰します。この温度を「沸点」といいます。「80℃」は沸点ではなく、水はまだ液体のままです（ただし高い山の上など気圧が低い場所では80℃台で沸騰することもある）。「120℃」は1気圧では到達できない温度で、密閉された圧力鍋の中など高い圧力下でのみ可能です。「60℃」も沸点ではありません。気圧が変わると沸点も変わり、高山（気圧低い）では低い温度で沸騰し、圧力鍋（気圧高い）では高い温度で沸騰します。

正解: 冷媒と呼ばれる物質を圧縮・膨張させ、気化するときに周囲から熱を奪う性質を利用している

冷蔵庫やエアコンの冷房は、冷媒と呼ばれる特殊な物質を圧縮機で圧縮して液体にし、その液体を細い管を通して急激に膨張させて気化させる過程で周囲から熱を奪うことで、庫内や室内の空気を冷やしている。気化した冷媒は再び圧縮機で圧縮され、外部で熱を放出して液体に戻り、この圧縮と膨張のサイクルを繰り返すことで熱を内側から外側へと絶えず運び出している。冷蔵庫の中にあらかじめ大量の氷を敷き詰めて冷やしているという説明は誤りで、現在の一般的な冷蔵庫は氷ではなく冷媒の循環によって冷やす仕組みを採用している。電気を熱に変えず直接冷気を作る化学反応を利用しているという説明も誤りで、実際には冷媒の圧縮と気化という物理的な過程が中心であり、特別な化学反応で冷気を生み出しているわけではない。壁が熱をすべて跳ね返す鏡のような性質を持つという説明も誤りで、冷蔵庫の断熱材は熱の出入りを抑える役割はあるが、熱をすべて跳ね返しているわけではなく、冷やす仕組みそのものは冷媒の循環による。