كمية الحرارة: حساب مع الحل ومنحنى الانصهار

لا تُصرف الطاقة على زيادة سرعة حركة الجسيمات، بل على تفكيك الشبكة البلورية: تغادر الجسيمات مواضعها فتتحول المادة إلى سائل. وما دامت آخر بلورة لم تنصهر، تبقى درجة الحرارة مساوية لدرجة الانصهار، ولذلك يظهر على المنحنى مقطع أفقي. طوله يتناسب مع m·Lf: كلما زادت الحرارة الكامنة للانصهار والكتلة، طال المقطع الأفقي.

يُفترض أن السخان نفسه في كل المراحل، فيكون الزمن متناسبًا مع الحرارة المكتسبة، ويتناسب طول كل مقطع من المنحنى مع Q ذلك المقطع. يُختار مقياس الزمن اعتباطيًا، أما درجات الحرارة فتُكتب بدقة. وإذا كانت المادة عند درجة انصهارها، يبدأ المنحنى مباشرة بالمقطع الأفقي. وفي وضع «كما في الدفتر» تختار الأداة مقياس المربعات بحيث تقع النقاط على خطوط الشبكة.

السبب في الغالب هو القيم الجدولية. فالحرارة النوعية للماء 4200 أو 4186 J/(kg·°C)، والحرارة الكامنة لانصهار الجليد 3.4·10⁵ أو 3.33·10⁵ J/kg، والحرارة الكامنة لتبخر الماء 2.3·10⁶ أو 2.26·10⁶ J/kg. اختر في الإعدادات جدول كتاب مسائلك أو اكتب الأرقام الواردة في المسألة. وسيبين لك التحقق من إجابتك الجدولَ الذي تكون به صحيحة.

الماء الدافئ حين يبرد إلى 0 °C لا يستطيع أن يفقد إلا كمية محدودة من الحرارة. فإذا كانت هذه الحرارة أقل مما يلزم لتسخين الجليد إلى 0 °C وصهره كله، انصهر جزء من الجليد فقط، واستقرت درجة الحرارة في الكأس عند 0 °C: عند هذه الدرجة يكون الجليد والماء في حالة اتزان. وكتلة الجليد المنصهر تساوي الحرارة المتبقية مقسومة على Lf.

لا تتوقف الحرارة النوعية على المادة فقط، بل على حالتها أيضًا: للجليد 2100 J/(kg·°C)، وللماء 4200 (أو 4186)، ولبخار الماء نحو 2000. لذلك فتسخين الجليد وتسخين الماء مرحلتان مختلفتان بصيغتين مختلفتين، وميلهما على المنحنى مختلف: بالقدرة نفسها يسخن الجليد أسرع من الماء بنحو مرتين.