水のエンタルピー計算機は、温度変化や相変化(融解や蒸発など)による水の総エネルギー変化を測定します。これは熱力学において重要なツールです。 化学物質 工学、HVACシステム、環境科学など、多岐にわたる分野に渡って活用されています。 熱 水が加熱、冷却、蒸発、凝縮されるときに吸収または放出されます。
計算機は 熱伝達と相変化の熱力学計算機 このカテゴリは、実験室分析、産業システム設計、熱エネルギー計算に役立ちます。
水のエンタルピーの計算式
1. 顕熱(単相におけるエンタルピー)
H = m × c × ΔT
- H = エンタルピーの変化(ジュールまたはキロジュール)
- m = 水の質量(kg)
- c = 比熱 水の容量 = 4186 J/kg·°C
- ΔT = 温度変化 = 最終温度 − 初期温度(°C)
この式は、水が 1 つの相 (固体、液体、または気体) のままで、温度のみが変化する場合に使用されます。
2. 潜熱(相変化を伴う)
水の状態が変化するとき(氷から液体、または液体から蒸気)は、次のようにします。
H = m × L
- L =潜熱(J/kg):
- 気化(液体からガスへ)の場合:L = 2,260,000 J/kg
- 核融合(固体から液体へ)の場合:L = 334,000 J/kg
潜熱とは、温度変化なしに相転移中に吸収または放出されるエネルギーを指します。
3. 水の全エンタルピー(相変化と加熱を含む)
相変化と温度変化の両方が関係する場合:
合計H = (m × L) + (m × c × ΔT)
これは段階的に適用されます:
- 水が相変化するときに潜熱の式を使用する
- 相変化前または相変化後の温度変化には顕熱式を使用する
クイックリファレンステーブル
以下は、1 kg の水に関する一般的なエンタルピーのシナリオを示す便利な表です。
プロセス | 温度変化 | 相変化 | 総エンタルピー(kJ) |
---|---|---|---|
20℃から80℃まで加熱 | 60°C | なし | 251.2 |
氷(0℃)から水(0℃) | 0°C | 融合 | 334.0 |
100℃の沸騰水 | 0°C | 気化 | 2260.0 |
氷から50℃の水 | 融合 + 50°C | Yes | 334.0 + 209.3 = 543.3 |
蒸気(100℃)から60℃の水 | -40℃ | 結露+冷却 | 2260.0 + 167.4 = 2427.4 |
この表は、一般的な熱プロセスにおける加熱要件とエネルギー伝達を推定するために使用できます。
水のエンタルピー計算機の例
2°C の氷 0 kg を 50°C の水に変換するのに必要なエネルギーを計算したいとします。
ステップ1:氷を溶かす
H₁ = m × L = 2 × 334,000 = 668,000 J = 668 kJ
ステップ2:水を0℃から50℃に加熱する
H₂ = m × c × ΔT = 2 × 4186 × 50 = 418,600 J = 418.6 kJ
ステップ3:全エンタルピー
合計H = 668 + 418.6 = 1086.6 kJ
したがって、1086.6 kJ のエネルギーが必要です。
最も一般的な FAQ
顕熱は水の温度を変化させますが、相は変化しません。潜熱は温度変化を伴わずに相変化(氷から液体、液体から気体)を引き起こします。
はい。計算機には、氷(固体)、液体、蒸気(気体)という水の3つの相すべてと相転移の計算式が含まれています。
水は比熱容量が高く、他の多くの物質よりも多くの熱を蓄え、吸収します。これは気候制御、生物システム、そして工学において極めて重要です。