Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.4: Прихована тепло- і теплоємність

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    35969

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Це відповідні фізичні властивості води та їх значення - всі вони формуються водневим зв'язком між полярними молекулами води:

    • Теплоємність (найвища з усіх твердих речовин і рідин, крім NH 3)
    • Прихована теплота плавлення (найвища, крім NH 3)
    • Прихована теплота випаровування (найвища з усіх речовин)
    • Теплове розширення (в першому розділі ми показали, що температура максимальної щільності знижується зі збільшенням солоності)
    • Провідність тепла (найвища з усіх рідин)
    • Поверхневий натяг (найвищий з усіх рідин)
    • Розчиняюча сила («універсальний розчинник» розчиняє більше речовин в більшій кількості, ніж будь-яка інша рідина)
    • Прозорість (велике поглинання променистої енергії)

    Теплоємність і прихована теплота є ключовими властивостями, які дозволяють воді (зокрема океанам) відігравати головну роль у «регулюванні» клімату Землі. Вода поглинає сонячну енергію і повільно вивільняє її; таким чином, більші водойми не змінюють температуру швидко. Так само висока прихована теплота випаровування (див. Нижче) вказує на те, що коли водяна пара (отримана від випаровування води на поверхні океану, керованого отриманням сонячної енергії на низьких широтах) конденсується в краплі рідини на великих висотах або високій широті, приховане тепло виділяється в навколишнє середовище. На уроці 4 ми розглянемо цю роль більш детально, і ми вже натякали на те, що великі озера можуть допомогти буферним перепадам температур.

    Теплоємність

    Прямим результатом водневого зв'язку у воді є висока теплоємність води. Як зазначалося, калорійність - це кількість тепла, необхідного для підвищення температури 1 г води 1 °С, а теплоємність води порівняно з більшістю інших речовин велика.

    Приховані нагрівання плавлення та випаровування (див. Малюнок нижче)

    Тісно пов'язані з надзвичайно високою теплоємністю води є її висока прихована теплота плавлення і прихована теплота випаровування. Тверда речовина перетворюється на рідину при температурі, яка називається її температурою замерзання, і рідина змінюється на газ при температурі, визначеній як його температура кипіння.

    При зміні стану будь-якої речовини може не спостерігатися підвищення температури в той момент, коли відбувається зміна стану, навіть якщо тепло постійно додається. Вся теплова енергія використовується для розриву всіх зв'язків (наприклад, між полярними молекулами води), необхідних для завершення зміни стану. Тепло, яке додається до 1 г речовини при температурі плавлення для розриву необхідних зв'язків для повної зміни стану з твердого на рідке, є прихованою теплотою плавлення. Тепло, що застосовується для зміни стану при температурі кипіння, є прихованою теплотою випаровування. Кількість тепла, необхідного для перетворення 1 г льоду в 1 г води, 80 Ккал, називається прихованою теплотою плавлення, і вона вища для води, ніж для будь-якого іншого часто зустрічається речовини. Кількість тепла, необхідного для перетворення води в пару, 540 Ккал, називається прихованою теплотою випаровування. Малюнок ілюструє введення енергії в задану масу води, яка починається як дуже холодний лід, і температурний шлях, який ця маса води приймає при тривалому надходженні тепла. Шляхи від конденсації до охолодження до утворення льоду повертають енергію в навколишнє середовище.

    Поверхневий натяг

    Поруч з ртуттю вода має найвищий поверхневий натяг з усіх часто зустрічаються рідин. Поверхневий натяг є проявом наявності водневого зв'язку. Ті молекули води, які знаходяться на поверхні, сильно притягуються до молекул води під ними своїми водневими зв'язками. Якщо діаметр контейнера зменшується, комбінація згуртованості, яка утримує молекули води разом, і адгезивне тяжіння між молекулами води та скляною ємністю потягне стовп води на велику висоту. Це явище відоме як капілярність. Частково це дозволяє рослинам встати - коли занадто багато води втрачається внаслідок випаровування, вони в'януть.

    графік, що показує теплоємність і фазові зміни і приховану теплоту. Див. посилання в підписі для текстового опису

    Кредит: wt.kimiq.com (посилання зовнішнє)

    Теплоємність і фазові зміни і прихована теплота.