Tartalom
Ha jégt ad hozzá a forró vízhez, a víz bizonyos hője megolvasztja a jégt. A fennmaradó hő melegíti a jéghideg vizet, de lehűti a forró vizet a folyamat során. Kiszámolhatja a keverék végső hőmérsékletét, ha tudja, mennyi melegvízzel kezdett, a hőmérsékletével és a hozzáadott jéggel. Két fizikai tulajdonság - a fajlagos hő és a fúziós hő - határozza meg pontosan, hogy a jég megolvad és a víz lehűt.
Fajlagos hő
Az anyag fajlagos hője megmutatja, mennyi energia szükséges a hőmérséklet emeléséhez. Például, ha 1 kalória hőt ad hozzá 1 gramm vízhez, akkor 1 Celsius fok (1,8 fok Fahrenheit) felmelegszik. Ellenkezőleg igaz, amikor a víz lehűl; egy gramm víz, amely 1 Celsius fokot veszít, 1 kalória hőenergiát veszít. Más anyagok fajlagos melegítése eltérő. Például csak 0,03 kalória szükséges, hogy egy gramm ólomot 1 Celsius fokkal hevítsen.
A fúziós hő
Egy konténer víz 1 Celsius-fokot veszít minden lehűtött Celsius-fok után. Amikor azonban eléri a nulla Celsius-fokot (32 Fahrenheit fok), a helyzet megváltozik - a víz jéggé válik. Ez a folyamat sokkal több hőenergiát igényel - 79,7 kalória / gramm -, és a víz-jég keverék hőmérséklete addig nem változik, amíg az egész szilárd marad. Amikor egy anyag ezen a fázison megy keresztül, az energiát nevezzük a fúziós hőnek. A vízmolekulák extra energiát veszítenek, amikor szilárd anyagmá válnak. Miután jég képződött, a hőmérsékletet a saját fajlagos hője szerint változtatja meg - 0,49 kalória / Celsius fok.
Energiaváltozás
Annak pontos meghatározásához, hogyan változik az energia, amikor jégt ad hozzá a forró vízhez, szüksége van a jég tömegére és a vízre, valamint a víz hőmérsékletére. Például fajlagos hőértéke miatt egy liter forró víz 75 Celsius fokon (167 fok Fahrenheit) 75 000 kalóriával több energiát tartalmaz, mint az azonos mennyiségű víz 0 Celsius fokon (32 Celsius fok). 100 gramm jég hozzáadása a vízhez 7970 kalóriát vesz fel, hogy megolvassza; a rendelkezésre álló energia 67 030 kalóriává válik. Ha egyszer vízré válik, a 100 gramm fokozatosan 1 kalóriát vesz fel a forró vízben maradt hőtől, de a hő nem veszít el - egyszerűen átkerült a hideg vízbe.
Hőmérséklet-változás
Mivel a forró víz 7970 kalóriát veszít a jég olvadásához, a víz 75-67 Celsius fok (153 Fahrenheit) hőmérsékleten lehűl. A forró víz elveszíti a hőt, míg az olvadt jégből származó hideg víz hőt nyer. Ebben a példában csak 100 gramm jég adódik 1000 gramm vízhez. Ezért a forró víz csekély hőmérsékletet veszít, míg a hideg víz több fokkal felmelegszik. A rendelkezésre álló 67 030 kalóriát elosztva 1100 teljes gramm vízzel a végső hőmérséklet körülbelül 61 Celsius fok (142 Fahrenheit fok) lehet. A forró víz összesen 14 Celsius fokot veszít (57 Fahrenheit fok), a hideg víz pedig 61 Celsius fokot veszít. Vegye figyelembe, hogy az eredmények attól függnek, mennyi jég és meleg víz van a kezdetben. Ha 1000 gramm vízhez hozzáad egy tonna jég, a forró víznek nincs elegendő hője ahhoz, hogy az egész jég megolvadjon.