Sjećamo se fizike - kakva je toplinska voda?

Ode je jedna od najljepših tvari. Unatoč širokoj upotrebi i širokoj upotrebi, to je pravi otajstvo prirode. Budući da je jedan od spojeva kisika, voda bi, čini se, trebala imati vrlo niske karakteristike kao što su točke vrenja i smrzavanja, toplina isparavanja itd. Ali to se ne događa. Samo je toplinski kapacitet vode, unatoč svemu, izuzetno visok.

Voda je sposobna apsorbirati ogromnu količinu topline, a sama praktično ne zagrijava - to je njegova fizička značajka. Specifična toplina vode iznad toplinske snage pijeska je oko pet puta, a deset puta - željezo. Stoga je voda prirodna rashladna tekućina. Njezina imovina da akumulira veliku količinu energije omogućuje ublažavanje temperaturnih fluktuacija na površini Zemlje i regulira toplinski režim na cijelom planetu, a to se događa bez obzira na sezonu.

Ova jedinstvena svojstva vode omogućuju ga kao hlađenje u industriji i kod kuće. Osim toga, voda je općenito dostupna i relativno jeftina sirovina.

Što se podrazumijeva prema kapacitetu topline? Kao što je poznato iz tijeka termodinamike, prijenos topline se uvijek događa od vruće do hladnoće. U ovom slučaju, govorimo o prijelazu određene količine topline, a temperatura oba tijela, koja je svojstvo njihove države, pokazuje smjer ove razmjene. U procesu izmjene topline, na primjer, metalnog tijela s vodom jednake mase pri istim početnim temperaturama, metal mijenja temperaturu nekoliko puta više od vode.

Ako prihvatimo za postulaciju osnovnu izjavu termodinamike - iz dva tijela (izolirana od drugih), s jednom izmjenom topline, a druga dobiva jednaku količinu topline, postaje jasno da metal i voda imaju potpuno različite toplinske kapacitete.

Stoga je toplinski kapacitet vode (kao i svake tvari) pokazatelj koji karakterizira sposobnost određene tvari da daje (ili prima) određenu količinu topline nakon hlađenja (grijanja) po jediničnoj temperaturi.

Specifična toplinska snaga tvari je količina toplinske energije koja je potrebna za zagrijavanje jedinice ove tvari (1 kilogram) za 1 stupanj.

Količina topline koja se oslobađa ili apsorbira u tijelu jednaka je proizvodu specifične razlike temperature, mase i temperature. Mjeren je u kalorijama. Jedna kalorija je upravo količina topline koja je dovoljna za zagrijavanje 1 g vode po 1 stupnju. Za usporedbu: specifična toplina zraka - 0,24 cal / g ° C, aluminij - 0,22, željezo - 0,11, živa - 0,03.

Toplinska kapljevina vode nije stalna. S porastom temperature od 0 do 40 stupnjeva, ona se neznatno smanjuje (od 1.0074 do 0.9980), dok je za sve ostale tvari ova karakteristika povećana u procesu zagrijavanja. Osim toga, može se smanjiti uz povećanje tlaka (u dubini).

Kao što je poznato, voda ima tri agregatna stanja - tekuća, čvrsta (leda) i plinovita (parna). Specifična toplina leda je oko 2 puta manja od one vode. U ovom - glavna razlika između vode i drugih tvari, čija specifična toplinska snaga ne mijenja u krutom i rastaljenom stanju. Koja je tajna ovdje?

Činjenica je da led ima kristalnu strukturu koja se odmah ne raspada kada se zagrije. Voda sadrži male čestice leda, koji se sastoje od nekoliko molekula i zvanih suradnika. Kada se grije voda, neke od toplinske energije se troše na uništenje vodikovih veza u tim oblicima. To objašnjava neuobičajeno visoku toplinsku snagu vode. Potpuno su veze između molekula uništene samo prijelazom vode u paru.

Specifična toplina vodene pare na temperaturi od 100 ° C gotovo se ne razlikuje od leda na 0 ° C. To opet potvrđuje ispravnost ovog objašnjenja. Toplinska snaga pare, poput toplinske snage leda, sada je proučavana mnogo bolje od vode, u odnosu na koji znanstvenici još uvijek nisu postigli konsenzus.