المحتوى
عندما تضيف الثلج إلى الماء الساخن ، فإن بعض حرارة الماء يذوب الجليد. تسخن الحرارة المتبقية الماء البارد ولكن يبرد الماء الساخن في هذه العملية. يمكنك حساب درجة حرارة الخليط النهائية إذا كنت تعرف كمية الماء الساخن التي بدأت بها ، إلى جانب درجة حرارته وكمية الثلج التي أضفتها. اثنين من الخصائص الفيزيائية - الحرارة المحددة وحرارة الانصهار - تحدد بالضبط كيف يذوب الجليد ويبرد الماء.
حرارة نوعية
الحرارة المحددة للمادة تقيس مقدار الطاقة التي تحتاجها لرفع درجة حرارتها. على سبيل المثال ، عندما تضيف 1 سعرة حرارية إلى 1 غرام من الماء ، ترتفع درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت). العكس هو الصحيح عندما يبرد الماء ؛ غراما من الماء الذي يسقط 1 درجة مئوية يفقد 1 من السعرات الحرارية من الطاقة الحرارية. مواد أخرى لها درجات حرارة محددة مختلفة. على سبيل المثال ، لا يتطلب الأمر سوى 0.03 سعرة حرارية لتسخين غرام من الرصاص بمقدار 1 درجة مئوية.
حرارة الانصهار
حاوية الماء تفقد سعر حراري لكل درجة مئوية تبرد. ومع ذلك ، عندما تصل إلى الصفر درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ، يتغير الوضع - يتحول الماء إلى جليد. تتضمن هذه العملية طاقة حرارية أكثر بكثير - 79.7 سعرة حرارية لكل جرام - ودرجة حرارة خليط الماء والجليد لا تتغير حتى تتجمد جميعها. عندما تمر مادة خلال هذه المرحلة ، تسمى الطاقة حرارة الانصهار. تفقد جزيئات الماء طاقة إضافية لأنها تتجمع في مادة صلبة. بمجرد أن يتشكل الجليد ، فإنه يغير درجة الحرارة وفقًا للحرارة الخاصة به - 0.49 سعرة حرارية لكل درجة مئوية.
تغيير الطاقة
لتحديد بالضبط كيفية تغير الطاقة عند إضافة الثلج إلى الماء الساخن ، فأنت بحاجة إلى كتلة الجليد والماء وكذلك درجة حرارة الماء. على سبيل المثال ، بسبب قيمة الحرارة المحددة ، يحتوي لتر واحد من الماء الساخن عند 75 درجة مئوية (167 درجة فهرنهايت) على 75000 سعرة حرارية من الطاقة أكثر من نفس الكمية من الماء عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت). إن إضافة 100 جرام من الجليد إلى الماء يستغرق 7970 سعرة حرارية لإذابه ؛ الطاقة المتاحة تصبح 67،030 سعرة حرارية. بمجرد أن يصبح الماء ، فإن 100 غرام يأخذ سعر حراري واحد لكل درجة من الحرارة المتبقية في الماء الساخن ، لكن الحرارة لا تضيع - لقد انتقلت ببساطة إلى الماء البارد.
تغير درجة الحرارة
عندما يفقد الماء الساخن 7970 سعرة حرارية لإذابة الجليد ، يبرد الماء من 75 إلى 67 درجة مئوية (153 درجة فهرنهايت). الماء الساخن يفقد الحرارة ، بينما الماء البارد من الجليد المذاب يكتسب الحرارة. في هذا المثال ، تتم إضافة 100 جرام فقط من الجليد إلى 1000 جرام من الماء. لذلك ، يفقد الماء الساخن كمية صغيرة من درجة الحرارة ، بينما ترتفع درجة حرارة الماء البارد بدرجة أكبر. يقسم 67،030 سعرة حرارية متوفرة على 1100 غرام من الماء الكلي يعطي درجة حرارة نهائية تبلغ حوالي 61 درجة مئوية (142 درجة فهرنهايت). يفقد الماء الساخن ما مجموعه 14 درجة مئوية (57 درجة فهرنهايت) ، ويكسب الماء البارد 61 درجة مئوية. لاحظ أن النتائج تعتمد على كمية الثلج والماء الساخن لديك في البداية. إذا قمت بإضافة طن من الثلج إلى 1000 جرام من الماء ، فلن يكون الماء الساخن كافٍ لإذابة الجليد بالكامل.