А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Теплоємність - рідка вода

Теплоємність рідкої води приблизно в 2 рази перевершує теплоємність льоду: при 0 С вони дорівнюють відповідно 1816 і 911 кал /град - моль. Такого великого відмінності теплоемкостей не спостерігається для інших речовин. Причина цього полягає в тому, що при підвищенні температури рідкої води енергія витрачається не тільки на звичайне посилення теплового руху частинок, але також ще і на вказаний вище розрив зв'язків між молекулами. це стає зрозумілим, якщо врахувати, що з підвищенням температури зменшується частка молекул, пов'язаних між собою водневими зв'язками.

Теплоємність рідкої води приблизно в 2 рази перевершує теплоємність льоду. При 0 С вони дорівнюють відповідно 1816 і 911 кал /К моль. Такого великого відмінності теплоемкостей не спостерігається для інших речовин. Причина його полягає в тому, що при підвищенні температури рідкої води енергія витрачається не тільки на звичайне посилення теплового руху частинок, але також і на розрив зв'язків між молекулами.

Теплоємність рідкої води виключно висока: вона дорівнює 75 4 Дж - град 1 -моль 1 тоді як теплоємність льоду становить 38 Дж град 1 -моль 1 що узгоджується з розглянутим вище правилом Коппа. Інтерпретація такого високого значення теплоємності води дана в гл.

Ясно, що конфігураційний внесок в теплоємність рідкої води має той же порядок величини, що і коливальний внесок, і обумовлює помітне збільшення теплоємності в точці плавлення. Він, безсумнівно, пов'язаний з перекручуванням і, може бути, с. Маючи це на увазі, розглянемо тепер, як різні моделі структури води пояснюють спостережувану теплоємність і пов'язані з нею властивості.

Теплоємності ряду речовин в трьох агрегатних станах. Ми вважаємо, що велика величина теплоємності рідкої води повністю визначається великими середніми амплітудами коливань атомів Н і О молекули Н2О в рідкій воді. Сильне міжмолекулярної взаємодії - воднева зв'язок, обумовлена структурою молекули Н2О, призводить до того, що в першому наближенні атоми молекули Н2О в воді можна розглядати як незалежні і теплоємність води оцінювати як теплоємність 3N атомної системи. Згідно із законом Дюлонга і Пті, вона дорівнює 3X618 кал /моль - град.

На противагу теплоємність льоду і пари, теплоємність рідкої води занадто велика, щоб бути обумовленою цілком тепловим збудженням механічних ступенів свободи. Це видно з наступного простого розрахунку.

Він виявив, що її теплоємність набагато перевищує теплоємність рідкої води.

СРЖ 18 кал /(моль град) - теплоємність рідкої води; Ср, т 9 кал /(моль град) - теплоємність льоду; Хпл 1438 кал /моль - молярна теплота плавлення льоду при 0 С.

Ср, ж 18 кал /(моль-град) - теплоємність рідкої води; Ср, т 9 кал /(моль град) - теплоємність льоду; ЛПЛ 1438 кал /моль - молярна теплота плавлення льоду при 0 С.

Зростання тиску (при звичайній температурі) викликає сильне зменшення теплоємності рідкої води.

Зростання тиску (при звичайній температурі) викликає сильне зменшення теплоємності рідкої води.

У табл. 6.2 наведені значення Ср для кожної з областей гідратації, описаних на рис. 6.2. Величина СР1 для області IV менше, ніж теплоємність рідкої води, і близька до відповідного значенням для льоду.

Крім того, деякі інші властивості води також відрізняються від властивостей нормальних рідин: теплоємність рідкої води майже в два рази більше теплоємності льоду (хоча зазвичай плавлення речовини не впливає сильно на його теплоємність), коефіцієнт термічного розширення води в інтервалі 0 - 45 С зростає з підвищенням тиску (хоча, як правило, коефі -, циент термічного розширення знижується з ростом тиску); в тому ж температурному інтервалі з підвищенням температури зменшується стисливість води; в інтервалі температур 0 - 25 С в'язкість води зменшується при підвищенні тиску; діелектрична проникність і коефіцієнт самодифузії води при підвищенні тиску також поводяться аномальним чином.

У першому наближенні великі амплітуди коливань атомів молекули Н2О дозволяють розглядати воду як структуру, що складається не з N молекул, а з 3 N атомів. У цьому наближенні закон Дюлонга і Пті призводить до значення 18 кал моль-1 град-1 для теплоємності рідкої води.

Теплота, що виділяється при замерзанні води, компенсує втрати теплоти від природного охолодження, і температура залишається постійною, поки вся вода не перетвориться на лід. Тільки після цього подальше охолодження викличе зниження темпера -, тури, причому внаслідок відмінності в теплоємність рідкої води і льоду швидкість зниження температури і, отже, кут нахилу кривої будуть іншими. Криві А і В (рис. 172), що відносяться до подібного випадку, мають чітко вираженими горизонтальними ділянками. Подібні ж криві можна спостерігати і при інших фазових перетвореннях чистих речовин з більшою або меншою величиною горизонтальної ділянки в залежності від теплового ефекту даного перетворення, кількості взятого речовини і швидкості відводу теплоти.

У табл. 6.2 наведені значення Ср для кожної з областей гідратації, описаних на рис. 6.2. Величина СР1 для області IV менше, ніж теплоємність рідкої води, і близька до відповідного значенням для льоду. Теплоємність рідкої води приблизно вдвічі більше, ніж у льоду або у водяної пари, і відображає конфігураційний внесок зміни ентальпії, пов'язаного з залежною від температури перегрупуванням водневих зв'язків між молекулами води. Низьке значення Ср в області IV змушує, таким чином, припустити, що зв'язана вода диспергується поблизу поверхні, а високе значення в області III вказує на те, що концентрація води достатня для утворення рухомих сіток з водневими зв'язками, що відрізняються за кількістю і характером, аналогічно таким зв'язках в рідкій воді. Перехід подібного роду - від диспергированного до кластерізованного ад-сорбата - передбачений Хіллом[22]для області низьких концентрацій адсорбату.

З підвищенням температури ці структури перетворюються в менш впорядковані структури, характерні для води в обсязі. З подальшого викладу випливає, що для значного збільшення теплоємності потрібно розірвати лише невелику частку існуючих водневих зв'язків. При порівнянні теплоємності води і льоду при О С виявляється, що такий перехід обумовлює дворазове збільшення теплоємності Пор. Будемо вважати, що в льоду немає розриву водневих зв'язків з підвищенням температури і що приріст в теплоємності рідкої води на 9 кал /(град-моль) в порівнянні з льодом відбувається внаслідок розриву водневих зв'язків. Ця оцінка знаходиться в прекрасному згоді з величиною, отриманою Цибулею[4]з температурної залежності інтенсивностей смуг поглинання в інфрачервоному спектрі. Зі сказаного випливає, що теплоємність є чутливим індикатором на будь-яка зміна структури, що відбувається при підвищенні температури.

Коли ці можливості вичерпані, теплота адсорбції падає, а теплоємність зростає відповідно до розривом при нагріванні водневих зв'язків в деякій частині освічених при адсорбції води ассоциатов. Подальше зростання q і падіння Ст обумовлені, в основному, утворенням воднево-пов'язаної сітки ассоциатов води, фіксованою на поверхнях порожнин цього цеоліту. Коли освіту цих асоціатів завершено, q знову падає, а Ст зростає. Нарешті, перебудова сітки ассоциатов при заповненні центральних частин порожнин цеоліту веде знову до зростання q (вже невеликому) і падіння Ст до величини, досить близькою до теплоємності рідкої води. Зміни в інфрачервоному спектрі при адсорбції води цеолітом RNaX підтверджують, що з ростом ns відбувається почергове посилення і ослаблення водневого зв'язку. Для цеоліту NaX цього не спостерігається.

Людський організм в середньому виділяє 104 кДж в день завдяки метаболічним процесам. Основний механізм втрати цієї енергії - випаровування води. Яку масу води повинен щодня випаровувати організм для підтримки постійної температури. Прийміть, що середня маса людини - 65 кг, а теплоємність дорівнює теплоємності рідкої води.