基本問題218 融解熱

氷の融解に必要な熱量

直感的理解
氷が水に変わるとき、温度は $0$°C のまま変わりません。この「状態を変える」ために必要なエネルギーが融解熱です。分子の結合を壊すのにエネルギーを使うため、温度上昇には使われないのです。

設定：$0$°C の氷 $40$ g を $0$°C の水にする。融解熱 $L = 3.3 \times 10^5$ J/kg $= 330$ J/g。

立式：$Q = mL$（融解に必要な熱量 = 質量 × 融解熱）

数値代入：

$$Q = 40 \times 330 \text{ [g × J/g]}$$

計算：

$$= 13200 = 1.32 \times 10^4 \text{ J}$$
答え：
$$Q = 1.32 \times 10^4 \text{ J}$$
補足：融解と蒸発の潜熱の違い

水の融解熱は $3.3 \times 10^5$ J/kg ですが、蒸発熱は $2.3 \times 10^6$ J/kg と約7倍大きいです。液体→気体の変化では分子間の結合を完全に断ち切る必要があるため、より多くのエネルギーが必要です。

Point

融解熱：$Q = mL$。状態変化の間、温度は一定のまま。融解熱は「$1$ kg（または $1$ g）の固体を同じ温度の液体に変えるのに必要な熱量」。