親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

ビーカーに入った100mlの蒸留水に水酸化ナトリウム2.0gを入れて混ぜて、20秒間隔で温度を測ったら、どのくらいずつ上昇していきますか。水温は23~25℃の場合と仮定します。
お教え下さい。

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A 回答 (3件)

NaOHの式量は40ですので、2.0 g は0.05 mol となり、2.22 kJ の発熱があります。


ということは、約530 calですので、せいぜい5℃程度の上昇でしょう。ただし、条件によっては4℃かもしれませんし、3℃かもしれません。また、温度が最高になるのが何秒後かということはNaOHの溶ける速度に依存します。溶ける速度は撹拌の方法や、NaOHの形状(粒が大きいか、小さいかなど)によっても違います。ただし、30分後とか1時間後ということはないでしょう。そんなに長時間を要するぐらいなら、室温とに差による冷却の方が速いでしょうから。
常識の範囲内で理屈を述べるなら、NaOHが溶けきった時(あるいは直後)に最高温度になるはずです。

なお、私の回答に関してですが、ご質問の意図によって回答を変えています。つまり、学校のレポート関係であれば、ある程度の教育的配慮から指針程度にとどめています。実用面であれば、ある程度具体的に回答しているつもりです。今回は、前者であるように感じましたので、この計算に必要な考え方のみを示したつもりです。
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> 温度が何度ずつくらい上昇していくのかをお聞きしたかったのです。


と補足しておられますが、
溶解する際に熱が出ます。
従って解け具合によって温度の上がり具合が変わります。
ANo.1さんもお書きですが、(20秒間隔での)溶け方は
撹拌速度、容器の形状、大きさ等によって変りますから
実際にどうなるかについては実験しなければわからない
という回答が適当な回答なのです。
最終温度についてもANo.1さんのおっしゃるとおりです。
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水酸化ナトリウムの溶解熱は、44.4 kJ/molらしいですからこれから見積もって下さい。


実際にどうなるかについては実験しなければわかりません。撹拌速度、容器の形状、大きさ等にもよりますしね。まあ、計算値よりも少し低くなることは確かでしょうが。

この回答への補足

温度が何度ずつくらい上昇していくのかをお聞きしたかったのです。
説明不足ですみません。

補足日時:2007/09/29 08:18
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潮解や水和というのは水に溶かして水溶液に近くなっている状態とすると

(水酸化ナトリウム+水)と(水酸化ナトリウム水溶液)では持ってるエネルギー量の総量が違うためです。

熱力学第一法則(エネルギー保存則)とかヘスの法則と言われているもので
エネルギーの総量は化学反応が起ころうと不変であるという理論です。

化学反応式は物質の状態を表しているだけで、反応のすべてを表してません。
化学反応式 NaOH + H2O→NaOH(水溶液)ですが

ここにそれぞれの部分の持っているエネルギー量を
NaOH = 10、H2O = 5とすると(数値は適当です)
水に溶かした状態は15ではなく NaOH(水溶液) =13 となる場合
残ったエネルギー量=2の分が エネルギーとして出てくるから発熱します。

ちなみにエネルギーであればなんでも良いので熱だけではなく、
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今回とは関係ないけど、NaOH(水溶液) =15以上だった場合、エネルギーが足りないので吸熱反応で冷えることになります。

質問の答えをなげやりに答えると
水酸化ナトリウムが潮解や水和で水が付いた方が化学的に安定なので
安定化する時に邪魔な熱エネルギーを放出したから発熱する
という答えでも間違いではない気がする。

どうなっているかは私も答えられないので、求められている答えと違うかもしれませんが

潮解や水和というのは水に溶かして水溶液に近くなっている状態とすると

(水酸化ナトリウム+水)と(水酸化ナトリウム水溶液)では持ってるエネルギー量の総量が違うためです。

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 2)一定の組成を有する。
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