물의 비열은 어떻습니까?
하이퍼 물리학 기사를 읽었는데 제대로 이해할 수 없었습니다.
답변
물에는 수소 결합이 있습니다. 수소 결합은 일종의 분자간 힘 ( 자습서 및 wikipedia 페이지 )입니다. 일반적으로 $ \ ce {OH} $ , $ \ ce {NH} $ 또는 $ \ ce {FH} $ 구조 어딘가에 있습니다.
어떻게 발생합니까?
수소 원자는 정말 작습니다. (원자 반경 : 약 37pm) O 원자와 같은 매우 전기 음성적인 종 (물의 경우)과 결합 할 때 전자는 더 전기 음성으로 흡수됩니다. 그 결과 상대적으로 높은 농도의 양전하가 발생합니다. 물 속의 다른 O 원자는 수소 결합의 기초가됩니다.
그래서 …?
물 속의 수소 결합은 비교하기에는 너무 약합니다. 공유 결합 또는 이온 결합과 같은 분자 내 결합은 “파괴 될만큼 충분히 강하므로 많은 에너지가 필요합니다. 이것이 물이 $ 100 ° C $ .
많은 사람들이 물의 높은 비열이 수소 결합 인 이유를 알고 있습니다. 부분적으로는 그와 관련이 있습니다. 물에 열을 줄 때 일부 열은 " 물의 운동 에너지를 증가시키는 대신 수소 결합을 완화하는 데 사용했습니다.이 주장은 타당하며 그 존재에 대한 증거를 제시하는 사람을 본 적이 없습니다. 틀렸지 만, 하이퍼 물리학이 준 또 다른 이유는 물의 움직임에 달려 있습니다.
주제를 확장하는 것은 필요하지 않으며 혼란을 더할 것입니다. 간단히 말해서 물 분자는 다음과 같습니다. 비선형입니다. 그러면 3 개의 회전
자유도 로 엄청난 회전 운동을 할 수 있습니다! (더 많은 유형의 동작은 비열에 대한 추가 보너스의 원인입니다.)
액체 암모니아는 같은 이유로 비열이 더 높습니다.
이해하기 쉬운 이유조차도 물의 상대적으로 낮은 몰 질량 때문입니다. $ \ frac { 18g} {mol} $ . 1kg 당 물의 몰수가 더 많다는 의미입니다.
요약하면 그 이유는 다음과 같습니다.
- 가열 된 물은 수소 결합을 풀거나 구부리거나 끊는 데 열의 대부분을 기여합니다.
- 물은 3 개의 회전 자유도를가집니다. 진동 외에도 물 분자에 회전이 많이 발생합니다. 더 높은 열용량.
- 비열 용량은 단위당 필요한 열량으로 정의됩니다. 질량 섭씨 1도까지 온도를 올립니다. 상대적으로 낮은 몰 질량의 물은 더 많은 몰이 여기에 질량 단위 (kg 또는 g)가 있습니다.
부수적으로, 예외적으로 높은 비열이 물의 유일한 이상한 특성은 아닙니다. 예를 들어 여기 를 참조하세요.
답변
물의 더 높은 비열은 분자간 수소 결합이 존재하기 때문입니다. 공급되는 열의 양은 결합을 끊기 위해 처음에 사용됩니다. 이러한 이유로 물은 비열 용량이 높습니다.
댓글
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답변
일반적으로 열 에너지 흡수가 증가하면 분자와 실제로 개별 원자의 운동 에너지의 증가. 물에 대해서도 마찬가지입니다. 그러나 물은 지속적으로 H 결합을 형성하기 때문에 일부 열 에너지는 물 결합을 끊는 데 사용됩니다. 깨지고 분리되어야하는 결합이 많을수록 (물에 쉽게 닿지 않음) 물이 더 많은 열을 흡수 할 수 있습니다. 외부 온도가 식 으면 열에 의해 끊어진 결합이 재 형성되어 주변으로 에너지를 방출합니다.
댓글
- 그러나 액체 암모니아 '의 비열은 물보다 높습니다. 암모니아에서 H- 결합이 더 강하기 때문이라고 생각하십니까?