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お湯に氷を加えると、水の熱の一部が氷を溶かします。残りの熱は氷冷水を温めますが、その過程で温水を冷却します。開始時の湯量、温度、追加した氷の量がわかっていれば、混合物の最終温度を計算できます。 2つの物理的特性-比熱と融解熱-は、氷の融解と水の冷却方法を正確に決定します。
比熱
物質の比熱は、温度を上げるのにどれだけのエネルギーが必要かを測定します。たとえば、1グラムの水に1カロリーの熱を加えると、摂氏1度（華氏1.8度）温まります。水が冷えると、逆のことが起こります。摂氏1度下がる水1グラムは、1カロリーの熱エネルギーを失います。他の物質には異なる比熱があります。たとえば、鉛1グラムを摂氏1度加熱するのに0.03カロリーしかかかりません。
融合熱
水の入った容器は、冷却するごとに1カロリーを失います。ただし、摂氏0度（華氏32度）に達すると、状況が変わり、水が氷に変わります。このプロセスには、はるかに多くの熱エネルギー（1グラムあたり79.7カロリー）が含まれ、水と氷の混合物の温度は、すべてが凍結するまで変化しません。物質がこの段階を通過するとき、エネルギーは融解熱と呼ばれます。水の分子は、固まると余分なエネルギーを失います。氷が形成されると、氷の比熱（摂氏1度あたり0.49カロリー）に応じて温度が変化します。
エネルギー変化
お湯に氷を加えたときにエネルギーがどのように変化するかを正確に判断するには、氷と水の質量と水の温度が必要です。たとえば、比熱値のために、摂氏75度（華氏167度）の湯1リットルには、摂氏0度（華氏32度）の同量の水よりも75,000カロリーのエネルギーがあります。 100グラムの氷を水に追加すると、氷を溶かすのに7,970カロリーかかります。利用可能なエネルギーは67,030カロリーになります。水になると、100グラムはお湯の残りの熱から1度につき1カロリーを消費しますが、熱は「失われません」-冷水に移動しました。
温度変化
お湯が氷を溶かすために7,970カロリーを失うと、水は摂氏75度から67度（華氏153度）に冷却されます。お湯は熱を失い、溶けた氷からの冷水は熱を獲得します。この例では、1,000グラムの水に100グラムの氷しか追加されていません。したがって、温水はわずかな温度を失いますが、冷水はより多くの温度で暖まります。使用可能なカロリー67,030を水合計1,100グラムで割ると、最終温度は摂氏約61度（華氏142度）になります。お湯は合計で摂氏14度（華氏57度）を失い、冷水は摂氏61度を獲得します。結果は、開始時の氷とお湯の量によって異なることに注意してください。 1,000グラムの水に1トンの氷を追加すると、お湯はすべての氷を溶かすのに十分な熱がありません。