例題1
状態変化とエネルギー
右図は、1.01 × 10°Paのもとで-100℃の氷
90gを一様に加熱したときの, 時間と温度の関
係を示している。氷の比熱を2.0J/(g·K), 水の
、比熱を4.2J/(g·K), 氷の融解熱を6,0kJ/mol,
水の蒸発熱を41kJ/mol として, 次の各問いに
答えよ。原子量:H=1.0, O=16
(1) AB間に加えられた熱エネルギーは何KJか。
(2) BC間に加えられた熱エネルギーは何KJか。
(3) CE間に加えられた熱エネルギーは何 Jか。
[C)t
F
100
E
B
C
-1004A
加熱熱時間
解説(1) 比熱は, 1gの物質の温度を1K変化させる
のに必要な熱量である。したがって,
90g×2,0J/(g·K)× {0-(-100)}K=18000J
状態変化がないとき
熱量=質量×比熱×温度変化
Q = m
C
= 18kJ
C0o)= J
90g
18g/mol
したがって, 融解に必要な熱量 =D融解熱×物質量 =6.0kJ/mol× 5.0mol=D 30kJ
(3) CD間は水の温度上昇だけを考え, 90g×4.2J/(g·K) × (100-0)K=37800J=D37.8kJ
DE間では,蒸発に必要な熱量 %3D蒸発熱× 物質量 =41 kJ/mol × 5,0mol%=D 205k」
(2) 水90gの物質量は,H-O=D18より,
5,0mol
したがって, 37.8kJ+205kJ=2.4 × 10°kJ
解答 (1) 18kJ
(2) 30kJ
(3) 2.4× 10°kJ