İçerik
Sıcak suya buz eklediğinizde, suyun ısısının bir kısmı buzu eritir. Kalan ısı buz gibi suyu ısıtır ancak işlem sırasında sıcak suyu soğutur. Ne kadar sıcak su ile başladığınızı, sıcaklığını ve ne kadar buz eklediğinizi biliyorsanız, karışımın son sıcaklığını hesaplayabilirsiniz. İki fiziksel özellik - özgül ısı ve füzyon ısısı - buzun erimesi ve suyun nasıl soğuduğunu tam olarak belirler.
Özısı
Bir maddenin özgül ısısı, ısısını yükseltmek için ne kadar enerji gerektirdiğini ölçer. Örneğin, 1 gram suya 1 kalori ısı eklediğinizde, 1 santigrat derece (1.8 derece Fahrenheit) kadar ısınır. Su soğuduğunda bunun tersi geçerlidir; 1 santigrat derece düşen su, 1 kalori ısı enerjisi kaybeder. Diğer maddelerin farklı özel ısıtıcıları vardır. Örneğin, bir gram kurşunu 1 santigrat derece ısıtmak için sadece 0.03 kalori gerekir.
Füzyon ısısı
Bir su kabı, soğuduğu her santigrat derece için 1 kalori kaybeder. Ancak, sıfır santigrat dereceye (32 derece Fahrenheit) ulaştığında durum değişir - su buza döner. Bu işlem çok daha fazla ısı enerjisi içerir - gram başına 79.7 kalori - ve su-buz karışımının sıcaklığı, hepsi katılaşıncaya kadar değişmez. Bir madde bu aşamadan geçtiğinde, enerjiye füzyon ısısı denir. Su molekülleri katıya büründüklerinde ekstra enerji kaybederler. Buz oluştuğunda, sıcaklığı kendi özgül sıcaklığına göre değiştirir - santigrat derece başına 0.49 kalori.
Enerji değişimi
Sıcak suya buz eklediğinizde enerjinin tam olarak nasıl değiştiğini belirlemek için, buzun ve suyun kütlesinin yanı sıra suyun sıcaklığına da ihtiyacınız olacaktır. Örneğin, özgül ısı değeri nedeniyle, 75 santigrat derece (167 derece Fahrenhayt) bir litre sıcak su, 0 santigrat derece (32 derece Fahrenhayt) aynı su miktarından daha fazla 75.000 kaloriye sahiptir. Suya 100 gram buz ilave etmek, onu eritmek için 7.970 kalori alır; mevcut enerji 67.030 kalori olur. Suya girdikten sonra, 100 gram sıcak suda kalan ısıdan derece başına 1 kalori alır, ancak ısı “kaybedilmez” - sadece soğuk suya taşınır.
Sıcaklık değişimi
Sıcak su buzu eritmek için 7.970 kaloriyi kaybettiğinden, su 75 ila 67 santigrat derece (153 derece Fahrenheit) kadar soğur. Sıcak su ısı kaybederken erimiş buzdaki soğuk su ısı kazanır. Bu örnekte, 1000 gram suya sadece 100 gram buz eklenir. Bu nedenle, sıcak su az miktarda bir sıcaklık kaybederken, soğuk su daha fazla derece ısınır. Mevcut 67,030 kaloriyi toplam 1,100 gram suya bölmek son derece yaklaşık 61 santigrat derece (142 Fahrenheit) sıcaklık verir. Sıcak su toplam 14 santigrat derece (57 derece Fahrenhayt) kaybeder ve soğuk su 61 santigrat derece kazanır. Sonuçların başlangıçta ne kadar buz ve sıcak suyunuza bağlı olduğuna dikkat edin. 1.000 gram suya bir ton buz eklerseniz, sıcak su tüm buzu eritmek için yeterli ısıya sahip olmaz.