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氷が水蒸気になるまで、融解、蒸発、温度上昇といういくつかのステップを踏んで、状態変化します。
このとき、いくらの熱量が使われたのかというのは、各プロセスでの熱量を計算して、足し合わせることで求められます。
氷が水蒸気に変化する時の各プロセス
①融解
②水0℃→100℃の温度上昇
③蒸発
順番に、熱量を求めていきます。
まず、水の物質量を出しておいた方がいいので、先に計算しておきます。
H₂O＝18とすると、27.0÷18=1.5mol
①融解時の熱量は、融解熱から求められます。
単位はkJ/molですから、単に物質の量に応じて熱量が変わります。
6.0kJ/mol × 1.5mol = 9.0 kJ
②0℃→100℃の温度上昇に使われた熱量は、比熱を使って計算できます。単位はJ/g・Kなので、1g, 1Kの水を上昇させるのに必要な熱量を表しています。
4.2 J/g・K × 27.0 g × (100-0)K = 11340J = 11.34kJ
※水の量は物質量ではなく、質量であることに注意してください。また、①, ③の熱量と単位を合わせるため、kJに変換しています。
③蒸発熱も融解熱と同じ計算方法です。
41 kJ/mol × 1.5 mol ＝61.5 kJ
最後に、これらを足し合わせると、トータルの熱量が出せるので、
①+②+③=9.0+11.34+61.5=82kJ
ということで、答えは82kJです。
画像: https://rikeilabo.com/state-diagram
