Ile energii trzeba na stopienie lodu i odparowanie wody?
Ogrzewanie substancji i zmiana jej stanu skupienia to dwie różne rzeczy. Dopóki lód się topi, termometr stoi na zerze, choć energia cały czas płynie: rozrywa ona wiązania w krysztale zamiast rozpędzać cząsteczki. Dlatego bilans cieplny liczy się etapami, a przemiany fazowe dokładają swoje porcje energii niezależnie od temperatury.
Wzór i przykład
Q = m × c × ΔT dla ogrzewania, Q = m × L dla przemiany fazowej
- Bierzemy kilogram lodu o temperaturze minus dziesięć stopni.
- Ogrzanie lodu do zera: 1 × 2,1 × 10, czyli 21 kJ.
- Stopienie: 1 × 334, czyli 334 kJ.
- Ogrzanie wody do dwudziestu stopni: 1 × 4,18 × 20, czyli 83,6 kJ.
- Razem 438,6 kJ, czyli 0,122 kilowatogodziny.
| Proces na kilogram | Energia | Odpowiada ogrzaniu wody o |
|---|---|---|
| Ogrzanie wody o 1 K | 4,18 kJ | 1 K |
| Stopienie lodu | 334 kJ | 79,9 K |
| Odparowanie wody | 2 257 kJ | 540 K |
Samo ogrzewanie bez przemian faz policzy kalkulator ciepła potrzebnego do ogrzania, koszt zagotowania wody osobny kalkulator, a chłodzenie napojów kalkulator lodu na imprezę.
Najczęstsze pytania
Ile energii trzeba, żeby stopić kilogram lodu?
334 kilodżule, licząc sam proces topnienia w zerze stopni. To tyle, ile potrzeba na ogrzanie kilograma ciekłej wody o blisko 80 kelwinów.
Ile energii pochłania zamiana kilograma lodu z minus dziesięciu stopni w wodę o dwudziestu?
Około 438,6 kilodżula. Na ogrzanie lodu idzie 21, na topnienie 334, a na ogrzanie wody 83,6 kilodżula.
Dlaczego temperatura stoi podczas topnienia?
Bo dostarczana energia rozrywa wiązania w sieci krystalicznej zamiast rozpędzać cząsteczki. Termometr pokazuje zero, dopóki ostatni kawałek lodu się nie stopi.
Co pochłania więcej energii: topnienie czy parowanie?
Parowanie, i to z dużym zapasem. Odparowanie kilograma wody wymaga 2257 kilodżuli, czyli blisko siedem razy więcej niż stopienie kilograma lodu.
Jak długo czajnik odparuje litr wody?
Czajnik o mocy 2 kilowatów potrzebuje na to około 21,6 minuty, licząc od dwudziestu stopni razem z doprowadzeniem do wrzenia. Samo zagotowanie zajmuje mu niecałe trzy minuty.