例題1 状態変化とエネルギー
右図は、1.01 × 10'Paのもとでー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42J/(g·K), 氷の融解熱を6.0kJ/mol,
水の蒸発熱を41k]/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KJか。
[C計
100
B
C
-100A
加熱時間
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×20J/(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 e
= 18kJ
(000J= |kJ
90g
18g/mol
したがって, 融解に必要な熱量 %3D融解熱×物質量 =D6,0kJ/mol × 5,0mol = 30k]
D間は水の温度上昇だけを考え, 90g×4.2J/(g·K) × (100-0)K=37800]3D37.Sk]
DE間では, 蒸発に必要な熱量 %3D蒸発熱× 物質量 %3D41KJ/mo! × 5.0mol=D205kJ
氷90gの物質量は、 H:0=18 より,
- 5,0mol
ーたがって, 37.8kJ+ 205kJ号 2.4×10'kJ
ロ