1。氷の量: 私たちが話している氷の量を知る必要があります。それは特定の質量、体積、または月の表面の一定の割合ですか?
2。氷の初期温度: 月の氷は非常に寒く、おそらく水の凍結点(0°Cまたは32°F)を大きく下回っています。
3。水の最終状態: 0°Cで液体水に変換したいですか、それとも特定の温度にさらに加熱したいですか?
これがエネルギー計算の内訳です:
a)氷の温度を0°Cに上げるエネルギー:
* 氷の特定の熱: 2.108 j/(g⋅°C)
* 氷の質量(m): これは、変換するために必要な氷の量です。
* 初期温度(T1): 月の氷の温度。
* 最終温度(T2): 0°C(32°F)
* エネルギー(Q1)=M *氷の比熱 *(T2 -T1)
b)氷を溶かすエネルギー:
* 水の融合の潜熱: 334 j/g
* 氷の質量(m): 以前と同じです。
* エネルギー(Q2)=M *水の融合の潜熱
c)必要な温度まで水を加熱するエネルギー:
* 水の特定の熱: 4.184 j/(g⋅°C)
* 水の質量(m): 以前と同じです。
* 初期温度(T3): 0°C(32°F)
* 最終温度(T4): 水の望ましい温度。
* エネルギー(Q3)=M *比熱熱 *(T4 -T3)
総エネルギー(q)=q1 + q2 + q3
例:
-173°C(-279°F)で1 kg(1000 g)の氷を0°Cで液体水に変換したいとしましょう。
* q1 =1000 g * 2.108 j/(g⋅°C) *(0°C-(-173°C))=364,360 j
* q2 =1000 g * 334 j/g =334,000 j
* q3 =0 j(0°Cの水のみが必要なので)
総エネルギー(Q)=364,360 J + 334,000 J =698,360 J
したがって、-173°Cで1 kgの氷を0°Cで液体水に変換するには、約698,360のエネルギーが必要です。
注: これらの計算は簡素化されます。 実際のシナリオには、環境への熱損失、氷の不均一な分布、月の表面から水を抽出する複雑さなどの要因が含まれます。