物質には、固体、液体、気体の 3 つの状態 / 相があります。同じ物質が、温度と圧力の異なる条件下で、3 つの相すべてに存在する可能性があります。たとえば、加熱すると0°の氷（固体）は0°Cで水（液体）になり、さらに加熱すると100°Cで蒸気（気体）に変化します。したがって、1 つの大気圧では、水は異なる温度で 3 つの相すべてに見られます。
一定の温度である状態から別の状態に変化するプロセスは、相変化と呼ばれます。熱交換によってもたらされます。
固体から液相への変化は融解と呼ばれ、液体から固体への逆の変化は凍結と呼ばれます。液体から蒸気への変化は気化と呼ばれ、気体から液体への逆の変化は凝縮(または液化) と呼ばれます。固体から蒸気への直接の変化は昇華と呼ばれ、蒸気から固体への逆の変化は堆積と呼ばれます。
一定温度で熱を吸収して固相から液相へ変化することを融解といいます。 の 固体が液体に変化する一定温度を固体の融点といいます。一定の温度で熱を放出しながら液体から固体への逆の変化を凝固と呼び、液体が凝固して固体になる温度を凝固点と呼びます。熱エネルギーは融解中に吸収され、一定温度で凍結中に拒否されます。
融解中の氷の加熱曲線
上のグラフを見てください。氷の温度は、氷全体が溶けるまで、AB の部分が 0 °C で一定のままです。この間に供給される熱は、氷を溶かすために使用されます。この後、氷が溶けてできた水の温度が0℃から上昇し始めます（BCの部分）。
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一定温度で熱を吸収して液体から気体（または蒸気）相に変化することを気化と呼びます。気化が起こる特定の温度は、液体の沸点と呼ばれます。同様に、一定温度で熱を放出する際の気相から液相への変化は凝縮と呼ばれ、凝縮が発生する特定の温度は蒸気の凝縮点と呼ばれます。
熱エネルギーは、蒸発中に一定の温度で吸収されますが、同じ質量の物質について、その温度での凝縮中に同じ量の熱エネルギーが放出されます。
水の加熱曲線
A点では水は室温（20℃）で、その後熱エネルギーを吸収することで、水の温度は液体状態のAB部分で連続的に上昇します。 B 点で沸騰が始まり、BC 部ではそれ以上温度が上がらず、熱エネルギーが吸収され続け、B が水の沸点である水の沸騰を表します。
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一定温度で起こる物質の相変化の間、かなりの量の熱エネルギーが吸収または放出されます。 相変化で吸収または放出される熱エネルギーは、温度の上昇または下降によって外部に現れないため、潜熱と呼ばれます。
潜熱を物質の単位質量で表すと比潜熱と呼ばれ、記号Lで表されます。
相の比潜熱は、一定温度での相の変化に対して物質の単位質量によって吸収または放出される熱エネルギーの量です。 したがって、特定の量の物質が相変化のために吸収または放出する熱エネルギーの量 Q は、比潜熱が L であり、 |
比潜熱の SI 単位は J kg -1で、他の一般的な単位は cal g -1です。
1cal g -1 = 4.2 × 10 3 J kg -1
融解熱は、特定の質量または量の流体を凝固させるために取り出さなければならない熱エネルギー、または特定の質量または量の固体を溶かすために追加しなければならない熱エネルギーです。融解潜熱ともいう。気化潜熱は、物質が崩壊し、一定の温度で流体から気体に状態が変化するときに消費または放出される熱です。
氷の融解の特定の潜熱は、0 °C の単位質量の氷を温度変化なしで 0 °C の水に溶かすのに必要な熱エネルギーです。 氷の凍結の比熱は、0 °C の水の単位質量が温度変化なしに 0 °C の氷に凍結するときに解放/放出される熱エネルギーです。氷の場合、比融解潜熱は 336000 J kg -1です。これは、0 °C の 1 kg の氷が 336000 J の熱エネルギーを吸収して 0 °C の水に変換されることを意味します。気化の場合は、1 g の水が 1 g の水蒸気に変化すると予想される熱量 (540 cal g -1 ) です。 1 g の水蒸気が 1 g の水に蓄積する間に、同様の量の熱がステージの移動で放出されます。
速度論モデルに基づく融解潜熱の説明
動力学的モデルによると、固体内の分子は平均位置を中心に振動します。分子の総エネルギーは、その運動による運動エネルギー (温度に依存) と位置エネルギー (分子間の引力と分子間の分離に依存) の合計です。温度の変化なしに固体が液体に変化すると、分子の平均動力学は変化しませんが、分子間の分離は平均して増加します。分子間の引力に抗して分離を増加させるために（すなわち、分子のポテンシャルエネルギーを増加させるために）いくらかのエネルギーが必要とされる。このように、溶融中に供給される熱エネルギーは、分子のポテンシャルエネルギーを増加させることにのみ利用され、溶融潜熱と呼ばれます。
| 物質 | J/g単位の比融解潜熱 | 比蒸発潜熱 (J/g) |
| 水星 | 11.6 | 295 |
| 鉄 | 209 | 6340 |
| ナトリウム | 113 | 4237 |
| 氷 | 336 | 2260 |
例
質問 1: 10 kg の氷を溶かすのに必要な熱エネルギーはどれくらいですか? (氷の比潜熱 = 336 J g -1 )
解: m = 10 kg、L = 336 J g -1
必要な熱エネルギー = mL = 10000 × 336 = 3360000 J
問題 2: 40 °C の水 250 グラムの温度を、氷を加えることによって 0 °C に下げます。追加された氷の質量を見つけます。 (氷の比潜熱は 336 J g -1で、水の比熱は 4.2 J g -1 K -1 )
解：水が失う熱エネルギー＝氷が得る熱エネルギー
温度降下は 40 − 0 = 40 °C です。
水による熱損失 = m⋅c⋅Δt = 250 × 4.2 × 40 = 42000 J
氷が得る熱量 = 42000 = 氷の質量 × 336 ⇒ 氷の質量 = 42000 ∕ 336 = 125 g
質問 3: 10125J の熱エネルギーは 100°c の水 4.5gms を沸騰させて 100°c の蒸気にします。蒸気の潜熱を SI 単位で求めます。
解：蒸気の潜熱 L = 10125 J∕ (4.5 × 10 -3 ) kg = 2250 × 10 3 J∕kg
