Ўспамінаем фізіку - што такое цеплаёмістасць вады?

ода з'яўляецца адным з самых дзіўных рэчываў. Нягледзячы на шырокае распаўсюджванне і паўсюднае выкарыстанне, яна - сапраўдная загадка прыроды. З'яўляючыся адным з злучэнняў кіслароду, вада, здавалася б, павінна мець зусім нізкімі такія характарыстыкі, як тэмпературы кіпення і замярзання, цеплыня параўтварэння і т. П. Але гэтага не адбываецца. Адна толькі цеплаёмістасць вады, насуперак усяму, надзвычай высокая.

Вада здольная паглынаць вялікая колькасць цяпла, сама пры гэтым практычна не награваючыся - у гэтым яе фізічная асаблівасць. Удзельная цеплаёмістасць вады вышэй цеплаёмістасці пяску прыкладна ў пяць разоў, і ў дзесяць разоў - жалеза. Таму вада з'яўляецца прыродным ахаладжальнікам. Яе ўласцівасць назапашваць вялікая колькасць энергіі дазваляе згладжваць ваганні тэмпературы на паверхні Зямлі і рэгуляваць цеплавой рэжым у рамках ўсёй планеты, прычым адбываецца гэта незалежна ад пары года.

Гэта унікальнае ўласцівасць вады дазваляе выкарыстоўваць яе ў якасці астуджальнага рэчывы ў прамысловасці і ў побыце. Да таго ж вада з'яўляецца агульнадаступным і параўнальна танным сыравінай.

Што ж маецца на ўвазе пад цеплаёмістасцю? Як вядома з курсу тэрмадынамікі, перадача цяпла адбываецца заўсёды ад гарачага да халоднага цела. Пры гэтым гаворка ідзе аб пераходзе пэўнай колькасці цяпла, а тэмпература абодвух тэл, з'яўляючыся характарыстыкай іх стану, паказвае кірунак гэтага абмену. У працэсе цеплаабмену, напрыклад, металічнага цела з вадой роўнай масы пры аднолькавых зыходных тэмпературах метал мяняе сваю тэмпературу ў некалькі разоў больш вады.

Калі прыняць за пастулат асноўнае зацвярджэнне тэрмадынамікі - з двух тэл (ізаляваных ад іншых), пры цеплаабмене адно аддае, а іншае атрымлівае роўнае колькасць цяпла, то становіцца ясна, што ў металу і вады зусім розная цеплаёмістасць.

Такім чынам, цеплаёмістасць вады (як і любога рэчыва) - гэта паказчык, які характарызуе здольнасць дадзенага рэчыва аддаваць (або атрымліваць) нейкае колькасць цеплыні пры астыванні (нагрэве) на адзінку тэмпературы.

Удзельнай цеплаёмістасцю рэчывы лічыцца колькасць цяпла, патрабаванае для таго, каб нагрэць адзінку гэтага рэчыва (1 кілаграм) на 1 градус.

Колькасць цяпла, якое выдаткоўваецца або паглынальнага целам, роўна твору велічынь удзельнай цеплаёмістасці, масы і рознасці тэмператур. Вымяраецца яно ў калорыях. Адна калорыя - менавіта тая колькасць цяпла, якога дастаткова, каб нагрэць 1 г вады на 1 градус. Для параўнання: удзельная цеплаёмістасць паветра - 0.24 кал / г ∙ ° С, алюмінія - 0.22, жалеза - 0.11, ртуці - 0.03.

Цеплаёмістасць вады не з'яўляецца канстантай. З ростам тэмпературы ад 0 да 40 градусаў яна нязначна зніжаецца (ад 1,0074 да 0,9980), тады як ва ўсіх астатніх рэчываў у працэсе награвання гэтая характарыстыка расце. Акрамя таго, яна можа паніжацца з ростам ціску (на глыбіні).

Як вядома, вада мае тры агрэгатных стану - вадкае, цвёрдае (лёд) і газападобнае (пар). Пры гэтым удзельная цеплаёмістасць лёду прыкладна ў 2 разы ніжэй, чым у вады. У гэтым - асноўнае адрозненне вады ад іншых рэчываў, велічыні ўдзельнай цеплаёмістасці якіх у цвёрдым і расплаўленым стане не мяняюцца. У чым жа тут сакрэт?

Справа ў тым, што лёд мае крышталічную структуру, якая пры награванні руйнуецца не адразу. Вада змяшчае невялікія часціцы лёду, якія складаюцца з некалькіх малекул і названыя асацыята. Пры награванні вады частка цеплавой энергіі выдаткоўваецца на разбурэнне вадародных сувязяў у гэтых утварэннях. Гэтым і тлумачыцца незвычайна высокая цеплаёмістасць вады. Цалкам сувязі паміж яе малекуламі руйнуюцца толькі пры пераходзе вады ў пар.

Удзельная цеплаёмістасць вадзянога пару пры тэмпературы 100 ° С амаль не адрозніваецца ад такой у лёду пры 0 ° С. Гэта яшчэ раз пацвярджае правільнасць дадзенага тлумачэння. Цеплаёмістасць пара, як і цеплаёмістасць лёду, у цяперашні час вывучаны значна лепш, чым вады, у дачыненні да якой навукоўцы да гэтага часу не прыйшлі да адзінай думкі.