Vzpomínáme si na fyziku - jaká je tepelná kapacita vody?

Ode je jedna z nejúžasnějších látek. Navzdory rozšířenému použití a rozšířenému použití je to skutečné tajemství přírody. Jako jedna z kyslíkových sloučenin by se zdálo, že voda by měla mít velmi nízké vlastnosti, jako je bod varu a mrznutí, teplo odpařování, atd. Ale to se nestane. Pouze tepelná kapacita vody je navzdory všemu extrémně vysoká.

Voda je schopná absorbovat obrovské množství tepla, zatímco sama o sobě prakticky neohřívá - to je její fyzická vlastnost. Specifické teplo voda nad tepelnou kapacitou písku je asi pětkrát a desetkrát železo. Proto je voda přírodní chladicí kapalina. Její majetek pro ukládání velkých objemů energie umožňuje vyhladit kolísání teploty na zemském povrchu a upravit teplotní podmínky po celém světě, a to se děje bez ohledu na sezónu.

Tato jedinečná vlastnost vody umožňuje použití jako chladicího prostředku v průmyslu a doma. Kromě toho je obecně dostupná voda a poměrně levné suroviny.

Co znamená tepelná kapacita? Jak je známo z termodynamiky, přenos tepla vždy probíhá z horkého na studený. V tomto případě mluvíme o přechodu určitého množství tepla a teplota obou těl, která je charakteristická pro jejich stav, ukazuje směr této výměny. Při procesu výměny tepla, například kovové těleso s vodou o stejné hmotnosti při stejných počátečních teplotách, mění kov teplotu o několikanásobně více než voda.

Pokud přijmeme pro postulát základní termodynamiku - ze dvou těles (izolovaných od ostatních), s jednou výměnou tepla a druhou se získá stejné množství tepla, je zřejmé, že kov a voda mají zcela odlišné tepelné kapacity.

Tepelná kapacita vody (jako každá látka) je tedy indikátor charakterizující schopnost dané látky poskytnout (nebo přijímat) některé množství tepla když se ochladí (zahřívá) na jednotkovou teplotu.

Specifickým teplem látky je množství tepla potřebné k ohřevu jednotky této látky (1 kg) o 1 stupeň.

Množství tepla uvolněného nebo absorbovaného tělem se rovná množství specifického tepla, hmotnosti a teplotního rozdílu. Měří se v kaloriích. Jedna kalorie je přesně množství tepla, které je dostatečné k zahřátí 1 g vody na 1 stupeň. Pro srovnání: specifické teplo vzduchu - 0,24 cal / g ∙ ° C, hliník - 0,22, železo - 0,11, rtuť - 0,03.

Tepelná kapacita vody není konstantní. S nárůstem teploty z 0 na 40 stupňů mírně klesá (z 1.0074 na 0.9980), zatímco u všech ostatních látek se tato charakteristika zvyšuje v procesu vytápění. Kromě toho se může s rostoucím tlakem (v hloubce) snížit.

Jak je známo, voda má tři agregátní stavy - kapalinu, tuhý (led) a plynný (pára). Zároveň je specifické ledové pole přibližně 2krát nižší než voda. V tomto - hlavní rozdíl mezi vodou a jinými látkami, jejichž specifická tepelná kapacita se nemění v tuhém a roztaveném stavu. Jaké je tajemství?

Faktem je, že led má krystalickou strukturu, která se při zahřátí okamžitě nerozpadá. Voda obsahuje malé částice ledu, skládající se z několika molekul a zvaných společníci. Když je voda ohřátá část tepelná energie se vynakládá na ničení vodíkových vazeb v těchto formacích. To vysvětluje neobvykle vysokou tepelnou kapacitu vody. Úplné vazby mezi molekulami jsou zničeny pouze tehdy, když se voda změní na páru.

Specifické teplo vodní páry při teplotě 100 ° C se téměř neliší od teploty ledu při 0 ° C. To opět potvrzuje správnost tohoto vysvětlení. Tepelná kapacita páry jako teplo ledu, nyní chápat mnohem lépe než voda, pro které vědci dosud nebyly dohodnuté.