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水の相変化と潜熱について、教えてください。

水の相変化と潜熱は、以下のような説明ができます。

  • 相変化 = 熱の出入りがある = この熱は、氷や水の温度を上げたり下げたりはしない。 → 潜熱
  • 水が凝固するときの潜熱 = 1 g当たり約80 Cal。これは、水を0℃から80℃まで上げることができる熱量に相当。(潜熱は、1 kg当たりのJ(ジュール)でも表せる。)

※ 水から氷に変化する(凝固)場合、熱(内部エネルギー)を放出する → 凝固潜熱 → 周りの空気は温められる。

※ 潜熱は、凝固や凝縮する際に放出される。このため、凝固中や凝縮中は、熱が放出されても、潜熱が減るだけであり、物体そのものの温度は一定、つまり、変化しません。

(参考)

水の三態は、以下のような説明ができます。

  • 水は、気体(水蒸気)、液体(水)、固体(氷)に変化することができる。
  • 水蒸気 →(凝結:熱を放出)→ 水 → (凝固:熱を放出)→ 氷
  • 氷 → (融解:熱を吸収)→ 水 → (蒸発:熱を吸収)→ 水蒸気
  • 氷 → (昇華:熱を吸収)→ 水蒸気
  • 水蒸気 → (昇華:熱を放出) → 氷

「熱(内部エネルギー。潜熱。)を放出するから、水蒸気が水になる。」
→ 運動できるエネルギーが減少し、運動できないエネルギー状態になる。

「熱(内部エネルギー。潜熱。)を放出するから、氷になる。」
→ 運動できるエネルギーが減少し、運動できないエネルギー状態になる。

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