这个示例问题演示了如何计算包括相位变化的样品升温所需的能量。这个问题找到了将冷冰转化为热蒸汽所需的能量。

冰转汽能源问题

将25克-10°C冰转化为150°C蒸汽所需的热量（焦耳）是多少？有用信息：水的熔化热=334 J/g水的蒸发热=2257 J/g冰的比热=2.09 J/g·············································

解决问题

所需总能量是将-10°C冰加热至0°C冰、将0°C冰融化为0°C水、将水加热至100°C、将100°C水转换为100°C蒸汽并将蒸汽加热至150°C所需能量的总和。要获得最终值，首先计算各个能量值，然后将其相加。

步骤1：

找到将冰的温度从-10°C升高到0°C所需的热量。使用以下公式：

q=mcΔT

哪里

• q=热能
• m=质量
• c=比热
• ΔT=温度变化

在这个问题上：

• q=？
• m=25克
• c=（2.09焦耳/克·摄氏度）
• ΔT=0°C--10°C（请记住，当你减去一个负数时，等于加一个正数。）

插入值并求解q：

q=（25克）x（2.09焦耳/克·摄氏度）[（0°C--10°C）]q=（25克）x（2.09焦耳/克·摄氏度）x（10°C）q=522.5焦耳

将冰的温度从-10°C升高到0°C所需的热量=522.5 J

步骤2：

找到将0°C冰转化为0°C水所需的热量。

使用加热公式：

q=m·ΔHf

哪里

• q=热能
• m=质量
• ΔHf=熔合热

对于此问题：

• q=？
• m=25克
• ΔHf=334 J/g

插入这些值可以得到q的值：

q=（25克）x（334焦耳/克）q=8350焦耳

将0°C冰转化为0°C水所需的热量=8350 J

步骤3：

求出将0°C水温度升高到100°C水所需的热量。q=mcΔTq=（25 g）x（4.18 J/g·C）[（100°C-0°C）]q=（25 g）x（4.18 J/g·C）x（100°C）q=10450 J将0°C水温度升高到100°C水所需的热量=10450 JStep 4：

求出将100°C水转化为100°C蒸汽所需的热量。q=m·ΔHv其中q=热能m=质量ΔHv=蒸发热q=（25 g）x（2257 J/g）q=56425 J将100°C水转化为100°C蒸汽所需的热量=56425

步骤5：

求出将100°C蒸汽转换为150°C蒸汽所需的热量q=mcΔTq=（25 g）x（2.09 J/g·C）[（150°C-100°C）]q=（25 g）x（2.09 J/g·C）x（50°C）q=2612.5 J将100°C蒸汽转换为150°C蒸汽所需的热量=2612.5

步骤6：

求总热能。在最后一步中，将前面计算的所有答案放在一起，以覆盖整个温度范围。

加热总计=加热步骤1+加热步骤2+加热步骤3+加热步骤4+加热步骤5加热总计=522.5 J+8350 J+10450 J+56425 J+2612.5 J加热总计=78360 J

答复:

将25克-10°C冰转化为150°C蒸汽所需的热量为78360 J或78.36 kJ。

来源

• 阿特金斯、彼得和洛蕾塔·琼斯（2008）。化学原理：探索洞察力（第四版）。弗里曼公司。P236ISBN 0-7167-7355-4。
• 葛新雷,；王希东（2009）。“用改进的三特征参数关联模型计算电解质溶液的冰点降低、沸点升高、蒸汽压和蒸发焓”。溶液化学杂志。38 (9): 1097–1117. 内政部：10.1007/s10953-009-9433-0
• Ott，B.J.Bevan和Juliana Boerio Goates（2000）化学热力学：高级应用。学术出版社。ISBN 0-12-530985-6。
• 杨，弗朗西斯W。；西尔斯，马克W。；泽曼斯基，休·D.（1982）。大学物理（第六版）。阅读，马萨诸塞州：艾迪生·韦斯利。ISBN 978-0-201-07199-3。