熱による物質の変化：定義、式、例
物質の変化
物理学では、質量があり、空間を占めるものはすべて物質と呼ばれます。 そして、それが質量を持たないが空間を占める場合、それはエネルギーとして分類されます。 これには、音や光などの質量を持たないものも含まれます。 ですから、物理学では、それは実際には物質とエネルギーを扱う科学です。 しかし、今回は物質の状態とその変化の問題について議論します。物質の状態は、与えられた、または放出された熱によって変化する可能性があります。
物質の状態の変化は、ある物質の状態から別の物質の状態への熱力学的変化です。 この物質の状態の変化は、熱の放出と吸収によって発生する可能性があります。 物質の状態の変化は、通常は温度数で定量化される物質の原子/化合物が特定のポイントに到達したときに発生します。 たとえば、水が固体になるには、水は凝固点に到達する必要があり、気体になるには、水は沸点に到達する必要があります。
物質の状態の変化は次のとおりです。
物理学では、物質の基本理論は3つの形式に分けられます。
- 固体
- 液体
- およびガス状物質
物理学の授業では、物質の基本理論は、物質が形を変える可能性があることを説明しています。 状態を液体に変えることができる固体では、これは融解として知られています。 それらのいくつかは塊のようなもので、氷は水に変わる可能性があります。 その後、水は蒸発と呼ばれる蒸気に変わる可能性があります。 それらの1つは、地球の表面の水が雲の中で水蒸気に蒸発することです。 上記の形式の変更の反対は、結露と凍結です。 空に水蒸気の状態が発生すると、結露が発生する可能性があります。これは、朝に物体や植物に結露が付着しているためです。
溶ける過程を経験せず、直接形を変える出来事もあります 蒸気に変わる、このイベントは樟脳が即座に変わるようにそれらをサブライニングと呼ばれます 蒸気になります。 逆のプロセスは結晶化と呼ばれ、樟脳粉末を樟脳結晶に変換することができます。
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カロリーの定義
基本的に、熱とは、温度の高い物体から温度の低い物体への運動エネルギーの伝達です。 熱は文字Qで表されます。 物体に与えられる熱量は、温度の上昇（∆T）、物体の質量（m）、および物体の比熱（c）に比例します。 次の式で書かれています。
Q = mc∆T………。 個人 (1)
情報：
- Q =供給される熱量（カロリーまたはジュール）
- m =オブジェクトの質量（gまたはkg）
- c =比熱（cal / goCまたはJ / kgoC）
- T =温度変化（oC）
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熱と形の変化
この章の冒頭で、熱とは、物体同士が接触したときに、温度の高い物体から温度の低い物体に移動するエネルギーであると説明しました。 熱量計を使用して熱を測定できますが、熱量計を使用して熱を測定することがよくあります 密度が高い物質と熱量計に物質を混合することによる物質のタイプ 知られている。
以下のように定式化できます。
Q = mct。 4t
情報 ：
- Q =熱（ジュール）
- C =比熱（j / kg。 K）
- 4t =温度変化（c）
比熱とは、物質1kgの温度を1℃または1K上げるのに必要な熱です。 上記の定義に基づくと、比熱は物質が熱を吸収する特徴的な能力です。
熱容量
熱容量（c）は、物質の温度を上げるために、物質に熱の形で与えなければならないエネルギーの量です。 物質は1度です。 熱容量は次のように定式化できます。
C = 4Q / 4t
c =熱容量（j / kg）
情報 ：
- Q =熱（ジュール）
- c =物質の比熱（j / kg）
- 4t =温度変化（c）
形状変化
摂氏マイナス数度の氷に熱が加えられ、その温度までしばらくの間温度が0℃に上昇します。
二度と上がらなければ、100℃になるまで再び温度が上がります。 このプロセスで必要な熱量は次のとおりです。
Q合計= Q1 + Q2 + Q3 + Q4
情報 ：
- Q1 =すべてがまだ氷の形であるときに計算されます
- Q2 =すべての氷を溶かすのに必要な発熱量です
- Q3 =水の温度を0℃から100℃に上げるのに必要な熱
- Q4 =水を水に変えるのに必要な熱
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物質の形態に対する熱の影響
熱は物質の温度を上昇させ、物質の状態変化に影響を与える可能性があります。 氷を溶かしたり、水を蒸発させたりするには熱が必要なため、融解と蒸発は熱を必要とするイベントです。
ただし、結露や凍結は熱を必要とせずに放出します。朝露が発生するのは、熱を放出する形態の変化の一例です。 同様に、凍結イベントは一定量の熱を放出するため、水は凍結して角氷を形成します。
冷蔵庫（冷蔵庫）が液体の状態を固体に変えるイベントのアプリケーションであるように、ツールは水中の熱を取り除くために使用されます。 そのため、ツールによって水中の熱が放出されるため、冷蔵庫内で角氷が形成される可能性があります。
したがって、物質の変化を受ける物質は、そのようなプロセスにおいて、熱の存在によるものであると結論付けることができます。 物質がその形を変えるには熱が必要ですが、熱を必要としないものもあります。 リリースされました。
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サンプルの質問とディスカッション
最初の質問
3kgの鉄の塊の温度を10°Cの温度から上げるのに必要な熱を計算しますoCから80oC？
既知のc鉄 = 450 J / kgoC
知られている：
- m = 3 kg
- ∆T = 80oC – 10oC = 70oC
- c鉄 = 450 J / kgoC
質問：Q
回答：
必要な熱量を見つけるには、次の式を使用できます。
- Q = mc∆T
- Q = 3×450×70
- Q = 9.45×104 J
- = 94.5 kJ
したがって、必要な熱は94.5kJです。
2番目の質問
アニスは、自宅の労働者のために、コンテナに入ったアイスティードリンクを用意しています。 0.5kgの氷を – 5o温度が20のお茶の水1kgとCoC。 熱交換が2つのオブジェクト間でのみ行われる場合、c氷 = 2.100 J / kgoC、およびc水 = 4,200 J / kgoC飲み物の最終温度はどれくらいですか？
知られている：
- m氷 = 0.5 kg
- T氷 = -5oC
- Cces = 2.100 J / kgoC
- m水 = 1 kg
- T水 = 20
- c液体 = 4,200 J / kg C
質問：TC
回答
混合物の温度を見つけるために（TC）次のような黒の原理を適用できます。
- Q水 = Q氷
- m水 ×c水 ×（T水–TC）= m氷 ×c氷 ×（TC– T氷)
- 1 × 4.200 × (20 – TC）= 0.5×2100×（TC– (-5)
- 4.200 × (20 – TC）= 1.050（TC + 5)
- 4 × (20 – TC）=（TC + 5) →両側を1.050で割る
- 80 – 4TC = TC + 5
- TC + 4TC = 80 – 5
- 5TC = 75
- TC = 75/5
- TC = 15
したがって、飲み物の最終温度は15です。oC。
3番目の質問
銀の沸点は961です。oC、融解熱は88 kJ / kg、比熱は230 J / kgです。oC。 初期温度が20°Cの銀16.5kgを溶かすのに必要な熱を計算しますoC。
知られている：
- mAg = 16.5 kg（Ag = Agentum、学名シルバー）
- LB = 88 kJ / kg = 8.8×104 J / kg
- TAg = 20oC
- 銀の融点（TL) = 961oC
- cAg = 230 J / kgoC
質問：Q
解決：
この問題を解決するには、温度が沸点に達するとオブジェクトが溶けることを覚えておく必要があります。 実際、沸点に達するには熱も必要です。 したがって、この問題は2つの方法で解決する必要があります。
- 最初の一歩 それがその沸点に達するまで温度を上げるために熱を見つけることです。
- 2番目の方法 融解熱を見つけることです。
温度を20から上げるのに必要な熱oCから961oCは以下の通りです。
- Q1 = mc∆T
- Q1 = 16,5 × 230 × (961 – 20)
- Q1 = 3,61 × 106 J
銀の融解熱は次の式で求められます。
- Q2 = mLB
- Q2 = 16,5 × (8,8 × 104)
- Q2 = 1,452 × 106 J
20から銀を溶かすのに必要な総熱oCは以下の通りです。
- Qトット = Q1 + Q2
- Qトット = (3,61 × 106) + (1,452 × 106)
- Qトット = 5,062 × 106 J
したがって、銀を溶かすのに必要な熱は5.062×10です。6 J。
4番目の質問
70で100グラムの水oCは0で氷のブロックに注がれますoすべての氷が溶けるまでC。 氷の融解熱が0.5kcal / kgで、水の比熱が1 kcal / kgの場合oC、溶けた氷の質量を決定します。
知られている：
- ma = 100 g = 0.1 kg
- Ta = 40oC
- Ca = 1 kcal / kg
- LB-ice = 0.5 kcal / kg
質問：m氷
解決：
この場合、水は熱を放出し、氷は熱を獲得するため、ブラックの原理が適用されます。 水の温度は氷の温度と同じで、0です。oC。
- Q水 = Q氷
- maca∆T = m氷LB
- 0,1 × 1 × (40 – 0）= m氷 × 0,5
- 0.5m氷 = 4
- m氷 = 4/0,5
- m氷 = 8 kg
したがって、フラッシュされる氷の質量は8kgです。