Cum este căldura specifică a apei atât de mare?
Citeam articolul de hiperfizică de pe acesta, dar nu puteam să-l înțeleg corect.
Răspuns
Apa are legături de hidrogen în ea. Legarea hidrogenului este un fel de forță intermoleculară ( un tutorial și pagina wikipedia ) care este de obicei observate în molecule care au $ \ ce {OH} $ , $ \ ce {NH} $ sau $ \ ce {FH} $ undeva în structura lor.
Cum se întâmplă?
Atomul de hidrogen este foarte mic (raza atomică: aproximativ 37 pm) Când se leagă cu unele specii foarte electronegative, cum ar fi atomul de O, (în cazul apei), electronul este puternic absorbit de cel mai electronegativ. Aceasta are ca rezultat o concentrație relativ mare de sarcină pozitivă. Celălalt atom de O din apă este atras de H și aceasta este baza legăturii de hidrogen.
Deci …?
Legătura de hidrogen în apă este mult prea slabă pentru a fi comparată cu legături intramoleculare cum ar fi legături covalente sau ionice, dar este suficient de puternică încât să poată fi ruptă, va necesita multă energie. De aceea apa fierbe la 100 $ C $ .
Mulți știu că motivul căldurii specifice ridicate a apei este legarea hidrogenului. Parțial, este legat de acest lucru: în ceea ce privește căldura apei, o anumită căldură este " a cheltuit " pe slăbirea legăturilor de hidrogen, mai degrabă decât pe creșterea energiei cinetice a apei. Argumentul este valid și nu am văzut pe nimeni care să aducă dovezi cu privire la ființa sa greșit, dar un alt motiv, care a fost cel oferit de hiperfizică, se bazează pe mișcarea apei.
Extinderea subiectului nu este necesară și se va adăuga la confuzie. Pe scurt, molecula de apă este neliniar. Aceasta va avea ca rezultat trei rotații
grade de libertate care îi permite să aibă o mulțime de mișcări de rotație! (Mai multe tipuri de mișcări sunt cauza unui bonus suplimentar la căldura specifică)
Amoniacul lichid are o căldură specifică mai mare, doar din același motiv.
Chiar și un motiv foarte ușor de înțeles este masa molară relativ scăzută a apei: $ \ frac { 18 g} {mol} $ . Ce ar trebui să însemne asta? Mai mulți moli de apă pe kilogram.
Ca rezumat, motivele sunt:
- Apa încălzită va contribui cu o mare parte a căldurii la slăbirea, îndoirea sau ruperea legăturilor de hidrogen.
- Apa avea trei grade de rotație de libertate. În plus față de vibrații, rotațiile se întâmplă mult moleculelor de apă. Acest lucru va avea ca rezultat într-o capacitate de căldură mai mare.
- Capacitatea de căldură specifică este definită ca cantitatea de căldură necesară pe unitate masă pentru a crește temperatura cu un grad celsius. Masa molară relativ mică de apă permite să fie mai mulți moli din aceasta acolo într-o unitate de masă (fie kg, fie g)
Ca o notă laterală, căldura specifică ridicată excepțională nu este singura proprietate ciudată a apei. A se vedea de exemplu aici .
Răspuns
Căldura specifică mai mare a apei se datorează prezenței unei legături intermoleculare de hidrogen în ea. Amorul de căldură furnizat este utilizat inițial pentru a rupe legătura. Din acest motiv, apa are o capacitate termică specifică ridicată
Comentarii
- Bună ziua și bine ați venit la chemistry.stackexchange.com. Deoarece ați luat deja turul , nu ezitați să căutați orice întrebări despre modul în care funcționează site-ul în ajutorul centru .
Răspuns
În general, o creștere a absorbției energiei termice va avea ca rezultat o creștere a energiei cinetice a moleculelor și, într-adevăr, a atomilor individuali. Același lucru se poate spune despre apă. Cu toate acestea, din moment ce apa formează în mod constant legături H, o parte din energia termică va fi utilizată pentru a sparge legăturile de apă. Cu cât mai multe legături trebuie rupte și ținute la distanță (nu ușor în apă), cu atât apa poate absorbi mai multă căldură. Când temperatura exterioară se răcește, atunci legăturile rupte de căldură se vor reforma și vor elibera energie în împrejurimi.
Comentarii
- Dar amoniac lichid ' căldura specifică este mai mare decât apa. Sugerați că acest lucru este doar pentru că legătura H este mai puternică în amoniac?