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物質の三態（水の状態変化）
物質の三態 物質がとる気体・液体・固体の3つの状態.
潜熱 状態変化に伴って出入りする熱. 融解熱と蒸発熱など.
状態変化の間は物質の温度が一定に保たれる.
加えた熱エネルギーが温度上昇ではなく状態変化のみに使われるからである.
融点 0
沸点 100
融解
(融解熱)
沸騰
(蒸発熱)
固体
液体
気体
固体と液体
液体と気体
下図は-20℃の氷200 gに毎秒300 Jで熱を加えたときの温度変化である.
(1) 氷, 水, 水蒸気の比熱 c₁, c₂, c₃ [J/(g・K)]を求めよ.
(2) 融解熱 L₁ [J/g]を求めよ.
(3) 蒸発熱 L₂ [J/g]を求めよ.
(1) 300 J/s×(28-0) s=200 g×c₁×{0-(-20)} K ∴ c₁=2.1 J/(g・K)
300 J/s×(528-248) s=200 g×c₂×(100-0) K ∴ c₂=4.2 J/(g・K)
300 J/s×(2076-2048) s=200 g×c₃×(120-100) K ∴ c₃=2.1 J/(g・K)
(2) L₁=300 J/s×(248-28) s÷200 g=3.3×10^2 J/g
L₂=300 J/s×(2048-528) s÷200 g=2.3×10^3 J/g
[
(1) 氷の比熱を求めるには, 氷のみの状態である最初から28秒間の熱量保存を考えればよい.
1秒当たり300 Jの熱を28秒間加えて200 gの氷が20℃上昇した.
よって, 加えた熱量の合計は300×28, 氷が得た熱量はQ=mcΔt=200×c₁×20 である.
同様に, c₂ は248～528, c₃ は2048～2076の熱量保存を立式する.
(2) 温度上昇がない28～248に得た熱量が融解熱(氷が水に変化するのに使われた熱)である.
1 gあたりにするために200 gで割ると J/g が求められる.
]
