水的相變化加熱曲線

用固定功率加熱一塊 −20°C 的冰：溫度爬升、卡在 0°C 的熔化平台、再爬升、又卡在 100°C 的沸騰平台。量平台長度反推熔化熱與汽化熱，破解「一直加熱溫度就一直上升」的迷思。

t = 0.00 s

加熱曲線：溫度對時間

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後，按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

水（冰）的質量 m

加熱功率 P

即時量測

溫度 T

— °C

目前狀態

—

已加入熱量 Q

— kJ

相變進度

— %

熔化平台理論 m·L_f/P

— s

沸騰平台理論 m·L_v/P

— s

畫面符號圖例

加熱曲線：溫度對時間；水平「平台」＝相變（熔化／沸騰），吸熱但溫度不變

實驗任務

平台之謎：按開始，盯著 0°C 與 100°C 的兩段水平平台—— 加熱器明明持續供熱，溫度卻不動。這些熱量去哪了？（提示：拆散分子間的鍵結也要付出能量。）
量熔化熱：從曲線讀出 0°C 平台的起訖時間，平台長度 × 功率＝熔化所需熱量，除以質量得 L_f。和理論值 334 kJ/kg 比對。
汽化為什麼那麼貴：比較兩個平台的長度——沸騰平台約是熔化平台的 6.8 倍（L_v＝2260 kJ/kg）。想一想：熔化只是鬆開晶格，汽化是把分子徹底拆散。
蒸汽燙傷：100°C 的水蒸氣凝結成 100°C 的水會放出 L_v，所以同溫度的蒸汽比沸水危險得多。用數字估算：10 g 蒸汽凝結放出多少熱？

模型與假設

模型：定功率加熱的階段模型——升溫段 dT/dt＝P/(m·c)，相變段溫度鎖定、能量累積至 m·L 才進入下一階段。c_冰＝2090、c_水＝4186、c_汽＝2010 J/(kg·K)； L_f＝334、L_v＝2260 kJ/kg。
假設：理想保溫（無散熱損失）、整體溫度均勻（無溫度梯度）、定壓 1 atm。畫面時間軸為模型時間（已加速 20 倍，倍速選單可再加速）。

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2

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32.3%

140.05

82.02%

62,201

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