図、ヒント、詳しい解答つきの無料の熱量測定とエンタルピー練習問題。毎回新しい数値で、3 つのレベル：q = m·c·ΔT による加熱, 熱量計, 生成エンタルピー。
500 g の水を 25 °C から 65 °C まで温めるのに必要な熱量 q を求めよ。水の比熱は 4.18 J/(g·°C) とする。答えは kJ で表せ。
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事前に学ぶこと： 化学量論
熱（q）は、高温の物体から低温の物体へ流れるエネルギーです。単位はジュール（J）またはキロジュール（1 kJ = 1000 J）です。
温度は、ものがどれだけ熱いかを表します。温度を変えるのが熱です。
水 1 kg を 10 °C 温めるには、鉄 1 kg を 10 °C 温めるよりも多くのエネルギーがかかります。各物質には固有の比熱 c があります：1 g を 1 °C 温めるのに必要な熱。
水では c = 4.18 J/(g·°C) です。アルミニウムでは 0.897 J/(g·°C)、鉛ではわずか 0.129 J/(g·°C) です。水は温まりにくく、金属は温まりやすいのです。
温度変化に必要な熱は次のとおりです。
ここで m はグラム単位の質量、ΔT = Tfinal − Tinitial です。q が正なら熱を吸収し、q が負なら熱を放出します。
答え: 4.18 kJ. q = 100 · 4.18 · 10 = 4180 J = 4.18 kJ です。418 J は ΔT をかけ忘れた値で、41.8 kJ は J から kJ への換算で 10 倍ずれた値です。
熱量計は、断熱されたカップです。熱は外へ出ないので、一方が放出した熱はすべて、もう一方が吸収します。
熱い金属のブロックを冷たい水に落とします。ブロックは冷え、水は温まり、両方が同じ最終温度 Tf に達します。
左辺は金属が失った熱、右辺は水が得た熱です。どちらも正の数として書きます。
Tf について解くと、2 つの初期温度の重みづけ平均が得られます。各重みは m · c です。
水は m · c が大きいので、Tf は通常、水の温度の近くになります。
答え: 2 つの初期温度の間. 金属は冷え、水は温まって、両者は出会うので、Tf はその間にあります。中間になるのは、両方の m · c が同じ場合だけで、それはまれです。
反応も、熱を吸収したり放出したりします。一定圧力では、この熱がエンタルピー変化 ΔH（単位 kJ）です。
標準生成エンタルピー ΔH°f は、元素から 1 mol の物質をつくるときの ΔH です。O₂ や C のように、通常の形の元素では 0 です。
表からこれらの値を使うと、どんな反応の ΔH° も求められます。
各 ΔH°f に、釣り合った反応式におけるその物質の係数をかけます。これが成り立つのはヘスの法則、すなわち全体の ΔH が始めから終わりへの経路によらないからです。
答え: −890.3 kJ. 生成物：−393.5 + 2 · (−285.8) = −965.1。反応物を引くと：−965.1 − (−74.8) = −890.3 kJ です。−604.5 は水の係数 2 を忘れた値で、+890.3 は引く向きを逆にした値です。
加熱：
熱量計：
生成エンタルピー：
すべてのステップをたどりましょう。開く前に次のステップを予想してみましょう。
110 °C の 100 g のアルミニウムのブロック（c = 0.897 J/(g·°C)）を、断熱カップの 20 °C の水 200 g（c = 4.18 J/(g·°C)）に落とします。最終温度 Tf を求めなさい。
アルミニウム：100 · 0.897 = 89.7 J/°C。水：200 · 4.18 = 836 J/°C。
水は 1 度あたりにはるかに多くの熱を必要とするので、Tf は 20 °C に近くなります。
アルミニウムが失った熱 = 水が得た熱。
アルミニウムが失った熱：89.7 · (110 − 28.7) ≈ 7290 J。水が得た熱：836 · (28.7 − 20) ≈ 7290 J。等しくなっています。
そして 28.7 °C は、20 °C と 110 °C の間にあり、予想どおり水の温度に近いです。
Tf ≈ 28.7 °C
答え: 46.7 °C. ΔT = q / (m · c) = 78 000 / (400 · 4.18) = 46.7 °C です。q を kJ のままにすると 0.0467 °C、c を忘れると 78 000 / 400 = 195 °C、分数を上下逆にすると 0.0214 °C になります。
むずかしい問題の例：エタノールは ΔH° = −1366.7 kJ/mol で燃えます。50 g のエタノール（M = 46.07 g/mol）は 1.085 mol なので、1.085 · 1366.7 ≈ 1483 kJ を放出します。
1000 g の水を 30 °C から 75 °C まで温めるのに必要な熱量 q を求めよ。水の比熱は 4.18 J/(g·°C) とする。答えは kJ で表せ。
求めるもの： q (kJ)
熱とエンタルピー：物質を加熱するのに必要な熱量は q = m·c·ΔT です。熱量計では、高温の物体が失った熱量が低温の物体が得た熱量に等しくなります。反応のエンタルピー変化は生成エンタルピーから求められます：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反応物)。各項にはそれぞれの係数を掛けます。
温度 120 °C、質量 50 g のアルミニウムのブロック（c = 0.897 J/(g·°C)）を、断熱容器に入った温度 15 °C、質量 400 g の水（c = 4.18 J/(g·°C)）に入れる。最終温度 Tf を求めよ。
求めるもの： Tf (°C)
熱とエンタルピー：物質を加熱するのに必要な熱量は q = m·c·ΔT です。熱量計では、高温の物体が失った熱量が低温の物体が得た熱量に等しくなります。反応のエンタルピー変化は生成エンタルピーから求められます：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反応物)。各項にはそれぞれの係数を掛けます。
標準生成エンタルピーを使って、25 g の C6H12O6（M = 180.16 g/mol）が完全燃焼するときに放出される熱量 q を求めよ：C6H12O6 + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l)。q は正の値で答えよ。
求めるもの： q (kJ)
熱とエンタルピー：物質を加熱するのに必要な熱量は q = m·c·ΔT です。熱量計では、高温の物体が失った熱量が低温の物体が得た熱量に等しくなります。反応のエンタルピー変化は生成エンタルピーから求められます：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反応物)。各項にはそれぞれの係数を掛けます。
水 1 kg を 10 °C 温めるには、鉄 1 kg を 10 °C 温めるよりも多くのエネルギーがかかります。各物質には固有の比熱 c があります：1 g を 1 °C 温めるのに必要な熱。
水では c = 4.18 J/(g·°C) です。アルミニウムでは 0.897 J/(g·°C)、鉛ではわずか 0.129 J/(g·°C) です。水は温まりにくく、金属は温まりやすいのです。
熱とエンタルピー：物質を加熱するのに必要な熱量は q = m·c·ΔT です。熱量計では、高温の物体が失った熱量が低温の物体が得た熱量に等しくなります。反応のエンタルピー変化は生成エンタルピーから求められます：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反応物)。各項にはそれぞれの係数を掛けます。
問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。