氷を蒸気にする問題は、古典的な熱エネルギーの宿題の問題です。 これは、この問題を完了し、作業例の問題をフォローアップするために必要な手順の概要を説明します。

材料の温度を上げるために必要な熱の量は、材料の質量または量および温度変化の大きさに比例する。

材料の温度を上げるために必要な熱の量は、材料の質量または量および温度変化の大きさに比例する。

最も一般的に必要な熱に関連付けられている式は、

q=mc δ t

ここで、
Q=熱エネルギー
m=質量
c=比熱
Δ T=温度の変化=(Tfinal–Tinitial)

この式を覚えておく良い方法はQ=”em cat”である。

最終的な温度が最初の温度より低い場合、熱は負になります。

あなたは気づくかもしれません。

これは材料が冷却すると同時に、エネルギーが材料によって失われることを意味します。

この式は、温度が変化するにつれて材料が相を変化させない場合にのみ適用されます。

固体から液体に変化するために、および液体が気体に変化するときには、追加の熱が必要とされる。 これらの2つの熱値は、融解熱（固体⇔液体）および気化熱（液体⇔気体）として知られています。 これらの熱の式は、

Q=m·Δ Hf
と
Q=m·Δ Hv

ここで、
Q=熱エネルギー
m=質量
Δ Hf=融解熱
Δ Hv=気化熱

総熱は、すべての個々の熱変化ステップの合計です。のは、蒸気の問題に、この氷で実際にこれを入れてみましょう。

のは、蒸気の問題にこれを入れてみましょう。

氷を蒸気にする問題

質問：200グラムの-25℃の氷を150℃の蒸気に変換するにはどのくらいの熱が必要ですか？
有用な情報：氷の比熱=2.06J/g°C
水の比熱=4.19J/g°c
蒸気の比熱=2。03J/g°C
水の融解熱Δ Hf=334J/g
水の融点=0°C
水の気化熱Δ Hv=2257J/g
水の沸点=100°C

ソリューション：熱い蒸気に冷たい氷を加熱すると、5つの異なる0℃の水を100℃の水に加熱する

100℃の液体水を100℃の気体蒸気に沸騰させる

100℃の蒸気を150℃の蒸気に加熱する

ステップ1：-25℃の氷を0℃の氷に加熱する。このステップに使用する式は”em cat”です

Q1=mc δ t

ここで、m=200グラム
c=2.06J/g°C
Tinitial=–25°C
Tfinal=0°C

Δ T=（Tfinal–Tinitial）δ t=(0°c-(-25°c))
δ t=25°c

q1=mc δ t
q1=(200g)·(2.06j/g°c)·(25°c)
Q1=10300j

ステップ2:0°cの固体氷を0°Cの液体水に溶かす。

使用する式は、核融合熱の式です。

使用する式は、核融合熱の式です。:Q2=m·Δ Hf q2=200·334J/g Q2=66800Jステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。

ステップ3：0℃の水を100℃の水に加熱します。使用する方程式は再び”em cat”です。

Q3=mc δ t

ここで、m=200グラム
C=4.19J/g°C
Tinitial=0°C
Tfinal=100°C
Δ T=(Tfinal–Tinitial)
Δ T=(100°C–0°C)
Δ T=100°C

q3=mc δ t

ステップ4：100℃の液体水を100℃の気体蒸気に沸騰させます。

ステップ4：100℃の液体水を100℃の気体蒸気に沸騰させます。

ステップ4：100℃の液体水を100℃の気体蒸気に沸騰させます。

ステップ5：100℃の液体水を100℃の気体蒸気に沸騰させます。

この時間は、使用する式は気化熱式の熱である：

Q4=m·Δ Hv

ここで、m=200グラム
Δ Hv=2257J/g

Q4=m·Δ Hf
Q4=200·2257J/g
Q4=451400J

ステップ5：100℃の蒸気を150℃の蒸気に加熱する

もう一度、”em cat”式を使用するものです。Q5=mc δ t

ここで、m=200グラム
C=2.03J/g°C
Tinitial=100°C
Tfinal=150°C

Δ T=(Tfinal–Tinitial)
Δ T=(150°C–100°C)
Δ T=50°C

Q5=mc δ t

q5=mc δ t

q5=mc δ t

q5=mc δ t

q5=mc δ t

Q5=mc δ t

Q5=mc δ t

q5=mc δ t

q5=mc δ t

q5=mc δ t

mc δ t
q5=(200g)·(2.03J/g°c)·(50°C)
Q5=20300J

総熱を求める

このプロセスの総熱を求めるには、すべての個々の部品を一緒に追加します。Qtotal=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5Qtotal=10300J+66800J+83800J+4514400J+20300J Qtotal=632600J=632.6kJ答え：200グラムの-25℃の氷を150℃の蒸気に変換するのに必要な熱は次のとおりです。

答え：200グラムの-25℃の氷を150℃の蒸気に変換するのに必要な熱は次のとおりです。

答え：200グラムの-25℃の氷を150℃の蒸気に変換するのに必要な熱は次のとおりです。

答え：200グラムの-25℃の氷を150℃の蒸気に変換するのに必要な熱は次のとおりです。

答え：632600ジュールまたは632.6キロジュール。このタイプの問題で覚えておくべき主なポイントは、相変化が発生しない部分に”em cat”を使用することです。

相変化が発生しない部分には、”em cat”を使 固体から液体に変化するときは、融解熱方程式を使用します（液体は固体に融合します）。 液体から気体に変化するときは気化熱を使用します（液体は気化します）。心に留めておくべきもう1つのポイントは、冷却時の熱エネルギーが負であることです。

材料を加熱することは、材料にエネルギーを加えることを意味する。 材料を冷却することは、材料がエネルギーを失うことを意味します。 あなたの兆候を見てください。

熱とエネルギーの問題例

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