Kuinka veden ominaislämpö on niin korkea?
Luin siinä olevaa hyperfysiikan artikkelia, mutta en voinut ymmärtää sitä kunnolla.
Vastaus
Vesi sitoutuu veteen. Vetyliitos on jonkinlainen molekyylien välinen voima ( opetusohjelma ja wikipediasivu ), joka on nähdään yleensä molekyyleissä, joissa on $ \ ce {OH} $ , $ \ ce {NH} $ tai $ \ ce {FH} $ jonnekin niiden rakenteessa.
Kuinka se tapahtuu?
Vetyatomi on todella pieni (atomisäde: noin 37 pm) Kun se sitoutuu joihinkin hyvin elektronegatiivisiin lajeihin, kuten O-atomiin (veden tapauksessa), elektronegatiivisempi absorboi elektronin. Tämä johtaa suhteellisen korkeaan positiivisen varauksen pitoisuuteen. Toinen vedessä oleva O-atomi vetää veteen H ja tämä on vetysidoksen perusta.
Joten …?
Vedyn sitoutuminen vedessä on aivan liian heikkoa, jotta sitä ei voida verrata molekyylinsisäiset sidokset, kuten kovalentit tai ionisidokset, mutta se on riittävän vahva, jotta se voidaan rikkoa, se vaatii paljon energiaa. Siksi vesi kiehuu 100 $ C ° .
Monet tietävät, miksi veden korkea ominaislämpö on vetysitoutuminen. Osittain se liittyy siihen: Annettaessa lämpöä vedelle, osa lämpöä on " käytti " vetysidosten löysäämiseen eikä veden kineettisen energian lisäämiseen. Väite on pätevä, enkä ole nähnyt ketään tuomalla todisteita sen olemassaolosta väärä, mutta toinen syy, jonka hyperfysiikka esitti, perustuu veden liikkumiseen.
Aiheen laajentaminen ei ole välttämätöntä, ja se lisää sekaannusta. Lyhyesti sanottuna vesimolekyyli on Se johtaa kolmeen kiertoon
vapausasteet , joiden avulla sillä voi olla erittäin paljon pyörimisliikkeitä! (Useammat liiketyypit aiheuttavat ylimääräisen lisäarvon ominaislämmölle.)
Nestemäisellä ammoniakilla on korkeampi ominaislämpö, samasta syystä.
Jopa erittäin helppo syy ymmärtää on veden suhteellisen pieni moolimassa: $ \ frac { 18 g} {mol} $ . Mitä tämän pitäisi tarkoittaa? Lisää moolia vettä kilogrammaa kohden.
Yhteenvetona syyt ovat:
- Lämmitetty vesi lisää suuren osan lämmöstä vetysidosten löystymiseen, taipumiseen tai rikkomiseen.
- Vedellä oli kolme pyörimisvapausastetta. Tärinän lisäksi vesimolekyyleille tapahtuu paljon pyörimistä. korkeammalla lämpökapasiteetilla.
- Ominaislämpökapasiteetti määritellään tarvittavana lämmön määränä yksikköä kohti massa lämpötilan nostamiseksi celsiusasteella. Suhteellisen alhainen vesimoolimassa sallii useamman moolin olevan siellä massayksikköinä (joko kg tai g)
Huomautus: poikkeuksellisen korkea ominaislämpö ei ole ainoa veden outo ominaisuus. Katso esimerkiksi täällä .
Vastaa
Veden korkeampi ominaislämpö johtuu molekyylien välisestä vetysidoksesta Lämmön määrää käytetään aluksi sidoksen rikkoutumiseen. Tästä syystä vedellä on korkea ominaislämpökapasiteetti
Kommentit
- Hei ja tervetuloa osoitteeseen chemistry.stackexchange.com. Koska olet jo käynyt kiertueella , voit etsiä kysymyksiä sivuston toiminnasta -ohjeista keskus .
vastaus
Yleensä lämpöenergian absorboinnin kasvu johtaa molekyylien ja todellakin yksittäisten atomien kineettisen energian kasvu. Sama voidaan sanoa vedestä. Koska vesi kuitenkin muodostaa jatkuvasti H-sidoksia, osa lämpöenergiasta käytetään vesisidosten katkaisemiseen. Mitä enemmän sidoksia on hajotettava ja pidettävä erillään (ei helposti vedessä), sitä enemmän lämpöä vesi voi absorboida. Kun ulkolämpötila jäähtyy, lämmön hajoamat sidokset muuttuvat ja vapauttavat energiaa ympäristöön.
Kommentit
- Mutta nestemäinen ammoniakki ' ominaislämpö on vettä korkeampi. Ehdotatko, että tämä johtuu vain siitä, että H-sidos on vahvempi ammoniakissa?