No.2ベストアンサー
- 回答日時:
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。
回答ありがとうございます。
考え方がとてもわかりやすかったです。
おかげさまでこの問題に関しては完璧に理解できました。
ほんとにありがとうございました。
No.1
- 回答日時:
不必要に細かい数字が使われていますね。
あまり意味のない数字です。
55kJと2桁の数字が出てきていますのでその精度に合わせます。
3つの変化が起こっています。
(1)氷の加熱 -20℃~0℃ 比熱 2.0J/g・K (2)氷の融解 融解熱 QJ/g
(3)水の加熱 0℃~20℃ 比熱 4.2J/g・K
質量は100gですから
(1)の熱量 Q1=100×20×2.0J=4.0×1000
(2)の熱量 Q2=100×QJ
(3)の熱量 Q3=100×20×4.2=8.4×1000
Q1+Q2+Q3=55×1000
これからQが分かります。
Q=32.4×10J
水1モルの質量は18gですから
1モルあたりの融解熱は 5.8×1000J =5.8kJです。
氷の融解熱は6.0kJですから1モルについて0.2kJの差があります。これは熱損失として考えると書かれている量です。
100gでは
0.2×100/18=1.1kJ
です。(これも有効数字で考えると1kJとしか言えないでしょう。)
加えた熱量が55kJとなっていますのでこんな事になりました。ほかの数字をいくら細かく与えてもこの数字の精度が不足していると無駄になります。
回答ありがとうございます。
考え方がわからなくて困っていたのでほんとに助かりました。
0℃までは氷、0℃で融解、それ以降は水ってことにすぐ気づけばどの比熱を用いるとかわかるんですね。
ほんとに助かりましたありがとうございます。
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