Вспоминаем физику – что такое теплоемкость воды?
Вода является одним из самых удивительных веществ. Несмотря на широкое распространение и повсеместное использование, она – настоящая загадка природы. Являясь одним из соединений кислорода, вода, казалось бы, должна иметь совсем низкими такие характеристики, как температуры кипения и замерзания, теплота парообразования и т. п. Но этого не происходит. Одна лишь теплоемкость воды, вопреки всему, чрезвычайно высока.
Вода способна поглощать огромное количество тепла, сама при этом практически не нагреваясь – в этом ее физическая особенность. Удельная теплоемкость воды выше теплоемкости песка примерно в пять раз, и в десять раз – железа. Поэтому вода является природным охладителем. Ее свойство накапливать большое количество энергии позволяет сглаживать колебания температуры на поверхности Земли и регулировать тепловой режим в рамках всей планеты, причем происходит это независимо от времени года.
Это уникальное свойство воды позволяет использовать ее в качестве охлаждающего вещества в промышленности и в быту. К тому же вода является общедоступным и сравнительно дешевым сырьем.
Что же понимается под теплоемкостью? Как известно из курса термодинамики, передача тепла происходит всегда от горячего к холодному телу. При этом речь идет о переходе определенного количества тепла, а температура обоих тел, являясь характеристикой их состояния, показывает направление этого обмена. В процессе теплообмена, например, металлического тела с водой равной массы при одинаковых исходных температурах металл меняет свою температуру в несколько раз больше воды.
Если принять за постулат основное утверждение термодинамики – из двух тел (изолированных от прочих), при теплообмене одно отдает, а другое получает равное количество тепла, то становится ясно, что у металла и воды совершенно разная теплоемкость.
Таким образом, теплоемкость воды (как и любого вещества) – это показатель, характеризующий способность данного вещества отдавать (или получать) какое-то количество теплоты при остывании (нагреве) на единицу температуры.
Удельной теплоемкостью вещества считается количество тепла, требуемое для того, чтобы нагреть единицу этого вещества (1 килограмм) на 1 градус.
Количество тепла, выделяемое или поглощаемое телом, равно произведению величин удельной теплоемкости, массы и разности температур. Измеряется оно в калориях. Одна калория – именно то количество тепла, которого достаточно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 градус. Для сравнения: удельная теплоемкость воздуха – 0.24 кал/г ∙°С, алюминия – 0.22, железа – 0.11, ртути – 0.03.
Теплоемкость воды не является константой. С ростом температуры от 0 до 40 градусов она незначительно снижается (от 1,0074 до 0,9980), тогда как у всех остальных веществ в процессе нагревания эта характеристика растет. Кроме того, она может понижаться с ростом давления (на глубине).
Как известно, вода имеет три агрегатных состояния – жидкое, твердое (лед) и газообразное (пар). При этом удельная теплоемкость льда примерно в 2 раза ниже, чем у воды. В этом – основное отличие воды от других веществ, величины удельной теплоемкости которых в твердом и расплавленном состоянии не меняются. В чем же тут секрет?
Дело в том, что лед имеет кристаллическую структуру, которая при нагревании разрушается не сразу. Вода содержит небольшие частицы льда, состоящие из нескольких молекул и именуемые ассоциатами. При нагревании воды часть тепловой энергии расходуется на разрушение водородных связей в этих образованиях. Этим и объясняется необычайно высокая теплоемкость воды. Полностью связи между ее молекулами разрушаются только при переходе воды в пар.
Удельная теплоемкость водяного пара при температуре 100° С почти не отличается от таковой у льда при 0° С. Это еще раз подтверждает правильность данного объяснения. Теплоемкость пара, как и теплоемкость льда, в настоящее время изучены гораздо лучше, чем воды, в отношении которой ученые до сих пор не пришли к единому мнению.
Источник
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ способность морской воды поглощать теплоту при нагревании. Количественной мерой является удельная теплоемкость, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания на 1° единицы массы воды. Различают теплоемкость при постоянном давлении и при постоянном объеме. Вода обладает большой теплоемкостью, которая значительно выше теплоемкости большинства других веществ на Земле. Поэтому вода сравнительно медленно нагревается, затрачивая большое количество теплоты на нагревание, но зато медленно остывает и постепенно отдает накопленную теплоту. Подсчитано, что при охлаждении на 1° одного объема воды море отдает в атмосферу теплоту, которая нагревает на 1° более 3000 таких же объемов воздуха. Нагреваясь от Солнца, Мировой океан является основным источником теплоты для атмосферы Земли.
Морской энциклопедический справочник. — Л.: Судостроение . Под редакцией академика Н. Н. Исанина . 1986 .
Смотреть что такое «ТЕПЛОЕМКОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ» в других словарях:
- Вода — С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- ВОДА — ВОДА. I. Физико химические свойства и состав воды. Водные пространства мирового океана и морей составляют 361 млн. кв. км и занимают 71% всей земной поверхности. В свободном состоянии В. занимает самую поверхностную часть земной коры, т. н.… … Большая медицинская энциклопедия
- Выпаривание — (evaporation, Verdampfung, Evaporation). На нашем языке В. называется такой случай искусственно производимого [Самопроизвольное испарение (напр., усушка вина, высыхание почвы и т. п.), очевидно, не составляет случая В. Поэтому испарение воды на… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- Земля, планета — Описание З. разделено в настоящей статье на три главные части: астрономическую (З. как планета), геологическую и физико географическую. I. З. как планета. З. представляет огромный и по фигуре близкий к шару сфероид, свободно движущийся в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- Лед — (физ.) твердое тело, образующееся из воды при понижении ее температуры до нуля и ниже. Переход воды в Л. есть физическое явление и совершается без изменения химического ее состава, но газы, растворенные в воде, при замерзании выделяются; соли… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- МИНЕРАЛОГИЯ — (от лат. minera кусок руды, горный штуф и греческого logos учение. слово), наука о минералах, об их хим. составе, физ. свойствах, условиях образования в природе, изменениях и превращениях в связи с изменением этих условий. Минералы твердые,… … Большая медицинская энциклопедия
- Замерзание — (физич. географ. и метеорол.) Физики и химики исследуют переход самых разнообразных тел из жидкого в твердое состояние при очень различных температурах. Для физич. географии и метеорологии имеет значение лишь вода (с водяными растворами солей),… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- Замерзание (физич. географ. и метеорол.) — Физики и химики исследуют переход самых разнообразных тел из жидкого в твердое состояние при очень различных температурах. Для физич. географии и метеорологии имеет значение лишь вода (с водяными растворами солей), как тело очень распространенное … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- Пожаротушение — Пожаротушение процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для ликвидации пожара.[1] Пожаротушение … Википедия
- Медь — (Copper) Металл медь, месторождения и добыча меди, получение и применение Информация о металле медь, свойства меди, месторождения и добыча металла, получение и применение меди Содержание — (лат. Cuprum), Cu, химический элемент I группы… … Энциклопедия инвестора
Источник
Море было такое теплоемкость
В русской кругосветной экспедиции на корабле «Рюрик» в 1823-1826 годах петербургский физик Э. Ленц впервые точно измерил температуру глубинных морских вод. Оказалось, что температура воды на больших глубинах, так же как и её солёность, изменяется очень мало. Большие изменения температуры морской воды происходят лишь на глубине до 1000 метров.
Исследование температуры морских вод имеет огромное значение для объяснения климата различных частей суши. Так, например, существование у нас на крайнем Севере незамерзающего порта Мурманск связано с огромным отепляющим влиянием тёплого течения (ветвь Гольфстрима), идущего из тропической части Атлантического океана. Или другой пример. На одинаковой широте находятся города Красноярск и Рига. Но первый лежит далеко от моря, в Сибири, поэтому здесь климат резко континентальный — с очень холодной зимой и жарким летом. А в Риге, наоборот, зима мягкая и недолгая, летом идут частые дожди.
Вода обладает большей теплоёмкостью, чем воздух: для того чтобы нагреть на 1 градус равные объёмы воды и воздуха, надо при нагревании воды затратить тепла в 3000 раз больше, чем при нагревании воздуха.
Всё лето солнце нагревает море. Море поглощает громадное количество тепла, но благодаря большой теплоёмкости воды и огромному объёму вод моря колебания температуры в воде не так велики, как на суше. Летом температура воды в море ниже, чем температура воздуха. Зимою, наоборот,- температура воды выше, чем воздуха. Вот почему летом на побережье не так жарко, как в глубине континента. Вот почему летом ветер с моря несёт прохладу.
Зимою нагревшиеся за лето массы воды отдают часть своего тепла воздуху. Ветер подхватывает это тепло и уносит его далеко в глубь суши, отепляя и увлажняя климат приморских стран зимою. Средняя температура поверхности мирового океана -17,4 градуса, тогда как средняя температура воздуха на всём земном шаре всего 14,0 градусов. Таким образом, зимою океан является как бы гигантской «печкой», которая обогревает сушу.
Температура верхних слоев морской воды очень сильно меняется по времени года и в небольшой степени в течение суток.
Суточные колебания температуры воды сказываются более значительно только в береговой области или в небольших заливах и бухтах.
Гораздо значительнее сезонные изменения в температуре воды. В зависимости от места эти изменения весьма различны; больше всего они в странах умеренного климата. Так, у берегов Англии, например, сезонные изменения в температуре воды выражаются почти в 10 градусов. Зато в тропических странах, близ экватора, сезонные отличия температуры не превышают 2 градусов.
Как ни сильно греет солнце в тропиках, но температура воды в открытом океане не поднимается выше 30 градусов. Получается это потому, что воды океанов, находясь всегда в движении, хорошо перемешиваются. Только в узких заливах, или морях, окружённых раскалённой сушей (Красное море, Персидский залив), температура на поверхности воды достигает 35 градусов.
Естественно, что самые холодные воды — это воды Северного Ледовитого океана и воды, омывающие Антарктиду. Но благодаря большой теплоёмкости воды и благодаря льдам, плавающим на поверхности моря, наши северные моря не промерзают до дна, несмотря на долгую и холодную полярную зиму. Тёплые течения приносят тёплые воды далеко на север; холодные течения выносят льды и холодные воды далеко на юг.
Источник: Проф. В. Г. БОГОРОВ. Моря и океаны. Ленинград, 1949
Источник