タイトルはそのうち決める

艦これのおぼえがきとか実験装置とかLaTexのメモとか。

銅を氷水で急冷する時に、どのくらい水がいる?

銅の比熱は高め、水の比熱は低めの値を取って適当に計算する。
蒸発とか沸騰の事は忘れる。

 

銅のおもさ@1mol:63.546( \rm{g/mol})
銅の比熱*1C_{\rm{Cu}} = 26.8 (\rm{g/K\cdot mol}) =0.4217 (\rm{g/K\cdot g})

 

水の比熱*2 C_{\rm{water}} =4.18 (\rm{J/K \cdot g})

 

銅をm=10 (\rm{kg})用意して、T_0 = 800 (\rm{^oC})まで加熱しておくとする*3
温度T_1まで冷やしたいとして、銅の温度差は\Delta t_{\rm{Cu}} = T_0-T_1 = 800 - T_1
銅から奪いたい熱はW = C_{\rm{Cu}} \times \Delta t_{\rm{Cu}}  \times m = 0.4217 \times (800-T_1)  \times (10 \cdot 10^3)

 

水の温度差は\Delta t_{\rm{water}} = T_1-0 = T_1*4
銅から奪いたい熱をこの温度差で請け負うために必要な体積は
V_{\rm{water}} = \frac{W}{C_{\rm{water}} \times \Delta t_{\rm{water}}}\div 1000 =  \frac{0.4217 \times (800-T_1)  \times (10 \cdot 10^3)}{4.18 \times T_1}\div 1000 (L)

 

横軸を目標温度、縦軸を必要な水の量とすると、

銅を急冷するよ

 

思ってたより少なかった。

 

まぁ、比熱が10倍違うからそんなものかー。

*1:理科年表、@600K

*2:理科年表

*3:温度差だけの議論なのでケルビン卿の事は忘れて良い

*4:氷水=0℃スタートとしてしまう。