Sıcak suya buz eklediğinizde, suyun ısısının bir kısmı buzu eritir. Kalan ısı buz gibi suyu ısıtır, ancak işlemdeki 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 - tam olarak buzun nasıl eridiğini ve suyun nasıl soğuduğunu belirler.
Özısı
Bir maddenin özgül ısısı, sıcaklığını yükseltmek için ne kadar enerji gerektiğini ölçer. Örneğin, 1 gram suya 1 kalorilik ısı eklediğinizde, 1 santigrat derece (1,8 derece Fahrenhayt) ısınır. Su soğuduğunda bunun tersi geçerlidir; 1 santigrat derece düşen bir gram su, 1 kalori ısı enerjisi kaybeder. Diğer maddelerin farklı özgül ısıları vardır. Örneğin, bir gram kurşunu 1 santigrat derece ısıtmak için sadece 0,03 kalori gerekir.
Füzyon ısısı
Bir kap su, soğuduğu her santigrat derece için 1 kalori kaybeder. Ancak, sıfır santigrat dereceye (32 derece Fahrenheit) ulaştığında durum değişir - su buza dönüşür. Bu işlem çok daha fazla ısı enerjisi gerektirir - gram başına 79.7 kalori - ve su-buz karışımının sıcaklığı, hepsi katılaşana kadar değişmez. Bir madde bu aşamadan geçtiğinde, enerjiye füzyon ısısı denir. Su molekülleri bir katı halinde topaklanırken fazladan enerji kaybederler. Buz oluştuktan sonra, sıcaklığı kendi özgül ısısına göre değiştirir - Santigrat derece başına 0.49 kalori.
Enerji Değişimi
Sıcak suya buz eklediğinizde enerjinin nasıl değiştiğini tam olarak belirlemek için, suyun sıcaklığının yanı sıra buz ve suyun kütlesine de ihtiyacınız vardır. Örneğin, özgül ısı değeri nedeniyle 75 santigrat derece (167 derece) sıcaklıkta bir litre sıcak su Fahrenheit), 0 santigrat derecedeki (32 derece) aynı miktardaki sudan 75.000 kalori daha fazla enerjiye sahiptir. Fahrenhayt). Suya 100 gram buzu ekleyerek eritmek için 7.970 kalori gerekir; mevcut enerji 67.030 kalori olur. Su haline geldiğinde, 100 gram sıcak suda kalan ısıdan derece başına 1 kalori alır, ancak ısı "kaybolmaz" - sadece soğuk suya taşındı.
Sıcaklık Değişimi
Sıcak su buzu eritmek için 7.970 kalori kaybettiğinden, su 75 ila 67 santigrat derece (153 derece Fahrenhayt) arasında soğur. Sıcak su ısı kaybederken, erimiş buzdan çıkan soğuk su ısı kazanır. Bu örnekte, 1.000 gram suya sadece 100 gram buz eklenir. Bu nedenle, sıcak su az miktarda sıcaklık kaybederken, soğuk su daha fazla derece ısıtır. 67.030 kaloriyi toplam 1.100 gram suya bölmek, yaklaşık 61 santigrat derece (142 derece Fahrenhayt) nihai bir 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 suyunuz olduğuna bağlı olduğunu unutmayın. 1000 gram suya bir ton buz eklerseniz, sıcak suyun tüm buzu eritecek kadar ısısı olmaz.