融解熱

一般小学生

まとめ

融解
物質が固体から液体に変化(融解)する際、外部から吸収する熱量

解説

物質が固体から液体へと状態変化することを融解と呼びます。通常、物体に熱を加えると温度が上昇しますが、融点に達した物質においては、加えられた熱エネルギー分子同士の結合を切り、配列を崩すために費やされます。このため、固体がすべて液体に変化し終わるまでは、加熱を続けても物質の温度は一定のまま保たれます。

このように、温度変化を伴わずに状態変化のみに使われる熱エネルギーを「潜熱(せんねつ)」と呼び、融解熱はその代表的な例です。化学や物理の計算においては、物質の質量に融解熱を掛けることで、その物質を溶かすために必要な全熱量を求めることができます。

コラム

氷の融解熱は約334J/g(ジュール毎グラム)です。これは、0℃の氷1gを0℃の水に変えるために334Jのエネルギーが必要であることを意味します。この値は他の物質に比べて非常に大きく、氷が溶けにくい性質を持っている理由の一つです。

また、逆に液体が凝固して固体になる際には、融解熱と同じ大きさの熱が外部へ放出されます。これを「凝固熱」と呼びます。気象現象において、雪が降る時に周囲の温度がわずかに変化したり、氷が溶ける時に周囲から熱を奪って冷やしたりするのは、これら潜熱の出入りが関係しています。

小学生のみなさんへ

コップに入れた氷がとけていくとき、氷水の温度はどうなっているか知っていますか?実は、氷が全部とけて水になるまで、温度はずっと0度のままで変わりません。ふつうは温めると温度が上がりますが、氷がとけている間は、もらった熱が「氷を水に変えるため」だけに使われるからです。

このように、物をとかすために使われる熱のことを「融解熱ゆうかいねつ」といいます。氷がとけ終わって全部水になると、そこからようやく温度が上がり始めます。ジュースに氷を入れると冷たくなるのは、氷がとけるときにジュースの熱をうばっていくからなのです。

ルラスタコラム

氷はとけるときにまわりからたくさんの熱をうばいます。昔の人は、この仕組みを利用して、氷を箱の中に入れて食べ物を冷やす「氷冷蔵庫」を使っていました。電気を使わなくても冷やせるのは、融解熱のおかげなんですね。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 物質が固体から液体に変わるとき、温度を変えずに状態を変化させるために使われる熱を何というか。
融解熱(潜熱の一種)
【応用】 融点に達した氷を加熱し続けている間、氷がすべて水になるまで温度が上昇しないのはなぜか。
加えられた熱エネルギーが、温度を上げるためではなく、固体の分子同士の結合を切り離して液体にするための「状態変化」にすべて使われるため。
【実践】 0℃の氷10gをすべて0℃の水にするために必要な熱量は、0℃の氷20gをすべて0℃の水にするために必要な熱量の何倍か。
0.5倍(または半分)。融解熱によって吸収される熱量は物質の質量に比例するため、質量が2倍から1倍(10g)になれば、必要な熱量も半分になる。

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