潜熱（状態変化の熱量）の求め方

氷が溶ける、水が沸騰するといった状態変化に要る熱量を求めます。

$m$ は質量、$L$ は潜熱です。氷の融解熱は 334 J/g、水の蒸発熱は 2257 J/g です。温度を変えるぶんの熱量 $Q = mc\Delta T$ とは別に要ります。

温度が上がらない熱

0℃ の氷に熱を加えても、溶けきるまで温度は 0℃ のままです。加えた熱は温度を上げるのではなく、分子の結びつきをほどくのに使われます。この、温度計に現れない熱を潜熱といいます。氷が入っている飲み物が冷たいまま保たれるのはこのためです。

例

0℃ の氷 100 g を溶かし、できた水を 100℃ まで温めます。溶かすのに $100 \times 334 = 33400$ J、温めるのに $100 \times 4.2 \times 100 = 42000$ J で、合計 75400 J、18.0 kcal です。溶かすだけで、0℃ から 80℃ まで温めるのと同じだけの熱が要ることになります。

蒸発はさらに大きい

水の蒸発熱は 2257 J/g で、融解熱の 7 倍近くあります。汗が蒸発すると体が大きく冷えるのも、やかんの水がなかなか蒸発しきらないのも、この大きさのためです。

注意

潜熱と比熱は別のものです。潜熱は状態が変わるときの熱、比熱は温度が 1 K 変わるときの熱です。