「忠犬もちしば」のAIボットを作ろう!

融解熱と気化熱についての問題が課題として出されたのですが、4問中3問が分かりません…

(1)フラスコでお湯を沸かし、その蒸気をゴムチューブで冷水中へ引き入れると、冷水が沸騰する。これは何故か?
(2)0℃の氷4キログラムを融解しつくすに必要な熱量で、0℃に保たれている鉄にその熱量を投入すると何グラムを融解しつくすことが出来るか?
(3)0℃の氷740グラムに589カロリーの熱を加えれば、その結果どうなるか?また、45760カロリーを加えればどうなるか?

以上3つの問題がいまいちよく分かりません。

分かる方がいらっしゃいましたら、教えてください!

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A 回答 (2件)

(2)の問題には異議ありです。


(2)の教科書的な答え
水の融解熱335J/g
氷を溶かす熱量=4kg×335J/g=1340kJ
鉄について
原子量 55.8
比熱 0.44J/g
融解温度 1535 ℃
融解熱 13.8 kJ/mol=13.8kJ/mol/55.8g/mol=247J/g
1gの鉄を溶かすのに必要な熱量は、
1535℃まで上昇させる熱+融解熱=0.44×1535+247=922J/g
よって、1340kJ/922J/g=1.45kg

(2)の本当の答え
熱は高温から低温へと移動します。(熱力学第0法則)
だから1535℃以上の温度を用意しないと、熱量に関係なく鉄は溶けない。
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この回答へのお礼

お礼が遅れてすみませんでした!

まずは、回答いただきありがとうございます!

(3)も同じようなやり方で解けるのでしょうか?

お礼日時:2008/06/14 23:02

(1)冷水に熱が加わるから。


 水蒸気が冷水中で液体の水に変わるとき、蒸発熱が冷水に加わります。

(2)氷の融解熱、鉄(固体)の比熱、鉄の融点、鉄の融解熱
以上の数値がないと解けません。

(3)氷の融解熱の数値がないと解けません。


問題に数値がありませんか?
それとも、それらの値を調べることも課題に含まれるのでしょうか。
もしそうなら、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%89%84
http://www.con-pro.net/readings/water/doc0009.html

など探せばいくらでも出てきます。

この回答への補足

(2)(3)の問題で教科書には氷の融解熱が79.7cal/gである事だけは書かれていました。

鉄の比熱は0.44kJ/kg・K、融点が1808K(1535℃)、融解熱が13.8kJ/molである事は教えていただいたサイトから分かりましたが…

実際の解き方に必要な公式みたいなものは、見つけられませんでした↓
解答を導く為にはどのような式が必要なのでしょう?

よろしければ教えてください

補足日時:2008/06/08 23:13
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この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます!

(2)(3)の問題については教えていただいたサイトから数値だけは知る事ができましたが、解答の出し方自体がいまいち分かりません↓

補足の方に書いたのですが、よろしければ解答の仕方なども教えていただけたら有難いです。

よろしくお願いします。

お礼日時:2008/06/08 23:26

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Q氷の融解熱

101.3kPa(1atm)で253K(-20℃)の氷100gに55KJの熱を与えたら293K(20℃)の水となった。氷の比熱2.029(KJ/Kg×K)、水の比熱4.1819(KJ/kg×)とする。熱損失はないものとする。このとき氷の融解熱を求めよ。また、氷の融解熱が6.008(KJ/mol)としたとき全体の熱損失はいくらか。
この問題は知人から質問されたのですが、まったくわかりませんが気になります。
答えと解説、考え方等を教えていただけるとありがたいです。

Aベストアンサー

比熱の単位をkJ/kg・Kとするなら、1kgの物質の温度を1K=1℃上げるのに必要なエネルギーを表しています。エネルギー=比熱×質量×上昇温度で求まります。
55kJの熱を加えると、氷の温度が-20℃から0℃まで上がり、0℃で氷が水に融解し、さらに0℃の水が20℃まで上がるとなっています。

氷の温度が-20℃から0℃まで上がるのに、必要なエネルギーは2.029×0.1kg×20K=4.058kJ
0℃の水が20℃まで上がるのに、必要なエネルギーは4.1819×0.1kg×20K=8.3638kJ
よって、55-4.058-8.3638=42.5782kJが氷が水に変わるエネルギーとして使われる。融解熱は1molの氷が水に変わるのに必要なエネルギーを表すので、今100g=5.556molが変わるのに42.5782kJかかるので、融解熱は42.5782÷5.556=7.664kJ/molとなります。

データで言えば、水の融解熱は6.008なのですが、それ以上に必要になるのは熱がすべて融解に使われていないためと考えられます。
6.008kJ/molとすると、同じように計算してもらえれば、45.80kJでできます。つまり、55-45.80=9.2kJの熱が使われていないことになります。

比熱の単位をkJ/kg・Kとするなら、1kgの物質の温度を1K=1℃上げるのに必要なエネルギーを表しています。エネルギー=比熱×質量×上昇温度で求まります。
55kJの熱を加えると、氷の温度が-20℃から0℃まで上がり、0℃で氷が水に融解し、さらに0℃の水が20℃まで上がるとなっています。

氷の温度が-20℃から0℃まで上がるのに、必要なエネルギーは2.029×0.1kg×20K=4.058kJ
0℃の水が20℃まで上がるのに、必要なエネルギーは4.1819×0.1kg×20K=8.3638kJ
よって、55-4.058-8.3638=42.5782kJが氷が水に変わるエネルギー...続きを読む

Q熱量の求め方

0度の氷10gを融解して0度の水にするには、何kJの熱量が必要か。の問題について、
H2Oの分子量は18、質量が10g、融解熱が6.0kJ/mol。
これらを利用して、6/18×10=3.3kJ
という答えが導くことができました。

0度の氷1molを加熱して、すべて100度の水蒸気にしたとき、水が吸収した熱量は何kJか。
融解熱:6.0kJ/mol
水の比熱:4.2J/g・度
水の蒸発熱:41kJ/mol

という問題が上の問題のように解けません。
比熱、蒸発熱、融解熱を利用して熱量を求める場合、どのように整理してとくのがわかりやすいのでしょうか。教えてください。

Aベストアンサー

蒸発熱の扱いは融解熱の扱いと同じです。

比熱を扱う際には、上昇した温度と水の重さの積を考えます。
0℃の水が100℃の水になるわけですから、温度上昇は100度。
1molは18グラムですので、18×100(g・度)と言うことになり、これを比熱4.2J/g・度にかけると単位の(g・度)が相殺され、4.2×18×100Jとなります。
・・・・どのような、単位がついているかと言うことにも注意を払って下さい。

これに、1molの水の融解熱と気化熱を加えればよいことになります。

考え方としては、「融解熱+比熱×温度上昇+蒸発熱」、すなわち、「氷が溶けて→水温が上昇して→蒸発する」ということになりますが、水温上昇の部分では、物質の量、上昇した温度を考慮するのを忘れないで下さい。特にこの問題ではmolとgが混在していますので、水1 mol=18 gの換算を忘れないように注意して下さい。


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