熔解比潛熱的定義為,每 \(1~\textrm{kg}\) 質量的固體熔解為液體所需吸收的潛熱。表達式為 \[\ell_\textrm{f}=\frac{E}{m}\]
其中 \(E\) 為物質吸收的潛熱,\(m\) 為發生轉變的固體的質量,\(\ell_\textrm{f}\) 為熔解比潛熱,其單位為 \(\textrm{J}\,\textrm{kg}^{-1}\)。
顯然,\(1~\textrm{kg}\) 液體凝固成固體所釋放的潛熱,等於這 \(1~\textrm{kg}\) 固體熔解為液體所吸收的潛熱。我們可以通過熔解比潛熱計算物體凝固時釋放的熱量。
物質 | 熔解比潛熱 |
---|---|
水銀 | \(11\times 10^3\) |
氧 | \(14\times 10^3\) |
鉛 | \(25\times 10^3\) |
金 | \(68\times 10^3\) |
白鑄鐵 | \(138\times 10^3\) |
銅 | \(210\times 10^3\) |
冰 | \(334\times 10^3\) |
以下我們測量冰的熔解比潛熱。
實驗如所示。裝置分為實驗組與對照組,設置相同,均是在漏斗中盛滿 0℃ 的碎冰,插入浸沒式電熱器,並用燒杯收集熔解所得的水。只有實驗組的電熱器外接至焦耳計與電源。
實驗開始時記下焦耳計此時的讀數 \(J_1\)。將實驗組的加熱器通電一段時間後,斷開電源,記下焦耳計此時的讀數 \(J_2\)。最後,將兩燒杯取走,用電子磅測量它們連同杯的質量,實驗組為 \(m_1\),對照組為 \(m_2\)。冰的熔解比潛熱為 \[\ell_\textrm{f}=\frac{J_2-J_1}{m_1-m_2}\]
實驗中,我們需留意以下細節: