Teplo fúzie Príklad problému: Topenie ľadu

Vypočítajte energiu potrebnú na premenu tuhej látky na kvapalinu

Leonid Ikan / Getty Images

Teplo topenia je množstvo tepelnej energie potrebnej na zmenu stav hmoty látky z a pevný do a kvapalina . Je tiež známa ako entalpia fúzie. Jeho jednotkami sú zvyčajne jouly na gram (J/g) alebo kalórie na gram (cal/g). Tento príklad problému ukazuje, ako vypočítať množstvo energie potrebnej na roztopenie vzorky vodného ľadu.

Kľúčové poznatky: Teplo fúzie pre topenie ľadu

• Teplo fúzie je množstvo energie vo forme tepla potrebné na zmenu skupenstva hmoty z pevnej látky na kvapalinu (topenie.)
• Vzorec na výpočet tepla topenia je: q = m·ΔH_f
• Všimnite si, že teplota sa v skutočnosti nemení, keď hmota zmení stav, takže nie je v rovnici ani potrebná na výpočet.
• S výnimkou taviaceho sa hélia je teplo topenia vždy kladnou hodnotou.

Príklad problému

Aké teplo v jouloch je potrebné na roztopenie 25 gramov ľadu? Aké je teplo v kalóriách?

Užitočná informácia: Teplo topenia vody = 334 J/g = 80 cal/g

Riešenie

V probléme je dané teplo topenia. Toto nie je číslo, ktoré by ste mali poznať z hlavy. Existujú chemické tabuľky, ktoré uvádzajú spoločné hodnoty tepla topenia.

Na vyriešenie tohto problému budete potrebovať vzorec, ktorý spája tepelnú energiu s hmotnosťou a teplom fúzie:
q = m-AH_f
kde
q = tepelná energia
m = hmotnosť
ΔH_f= teplo topenia

Teplota nie je nikde v rovnici, pretože to sa nemení keď hmota zmení skupenstvo. Rovnica je jednoduchá, takže kľúčom je uistiť sa, že na odpoveď používate správne jednotky.

Získanie tepla v jouloch:
q = (25 g) x (334 J/g)
q = 8350 J
Je rovnako jednoduché vyjadriť teplo v kalóriách:
q = m-AH_f
q = (25 g) x (80 cal/g)
q = 2000 kal
odpoveď: Množstvo tepla potrebného na roztopenie 25 gramov ľadu je 8 350 joulov alebo 2 000 kalórií.

Poznámka: Teplo topenia by mala byť kladná hodnota. (Výnimkou je hélium.) Ak dostanete záporné číslo, skontrolujte si matematiku.