Теплоемкость - льд
Cтраница 3
 |
Схема распределения связей в кристалле льда.| Структурная схема льда. [31] |
При замерзании воды это же количество тепла выделяется. Теплоемкость льда гораздо меньше ( примерно вдвое), а теплопроводность несколько больше, чем у жидкой воды. [32]
Значение теплоемкости льда, вычисленное Блю [234], также подтверждает этот вывод. [33]
В 1875 - 1879 гг. Бертло [29] связывал понижение теплоемкости при растворении электролитов в воде с образованием гидратов и пытался объяснить это явление тем, что теплоемкость гидратной воды меньше, чем свободной. Он приписывал гидратной воде теплоемкость льда, отождествляя ее с кристаллизационной водой. Ничем тогда не обоснованное предположение позднее, в различных модификациях, с постепенным усложнением и вкладыванием различного смысла в понятие образование гидрата, фигурирует во многих гипотетических построениях, но явление по мере накопления наблюдений оказывается все более сложным. [34]
Сопротивление водородных связей деформации недостаточно велико, чтобы предотвратить их изгиб, вызываемый тепловым возбуждением. Вклад либрационных мод в теплоемкость льда показывает, что колебания вызывают изменения углов водородных связей при температурах выше 80 К. Анализ инфракрасных частот либрационных мод полиморфных форм льда говорит о том, что сопротивление изгибу водородной связи в полиморфных формах льда высокого давления меньше, чем во льду I, и становится слабее во льду I по мере повышения температуры. [35]
В 1875 - 1879 гг. Бертло [29] связывал понижение теплоемкости при растворении электролитов в воде с образованием гидратов и пытался объяснить это явление тем. Он приписывал гидратной воде теплоемкость льда, отождествляя ее с кристаллизационной водой. Ничем тогда не обоснованное предположение позднее, в различных модификациях, с постепенным усложнением и вкладыванием различного смысла в понятие образование гидрата, фигурирует во многих гипотетических построениях, но явление по мере накопления наблюдений оказывается все более сложным. [36]
Наинизшей атомной теплоемкостью обладают те сложные соединения, у которых молекулярный вес и относительные удаления атомов друг от друга малы. Так, например, теплоемкость льда почти совпадает с теплоемкостью водяного пара. [37]
Что касается до отношения теплоемкости жидкостей ( твердых тел) и их паров, то всегда теплоемкость пара ( также и твердого тела) меньше, чем жидкости. Но вся сложность отношений, существующих в теплоемкости, видна из того, что теплоемкость льда много менее, чем жидкой воды 0 502 Для брома теплоемкость паров 0 055 ( при 150), жидкости 0 107 ( при 30) и твердого брома 0 084 ( при - 15), по Реньо. Одну из задач времени составляет уяснение тех сложных отношений, которые существуют между составом и такими свойствами, как теплоемкость, скрытое тепло, расширение от тепла, сжимаемость, внутреннее трение, сцепление и тому подобные свойства. Связать их может только полная теория жидкостей, которой появление ныне должно ждать сравнительно в скорое время, тем более, что многие стороны ныне уже отчасти уяснены. [38]
Кроме того, некоторые другие свойства воды также отличаются от свойств нормальных жидкостей: теплоемкость жидкой воды почти в два раза больше теплоемкости льда ( хотя обычно плавление вещества не влияет сильно на его теплоемкость), коэффициент термического расширения воды в интервале 0 - 45 С растет с повышением давления ( хотя, как правило, коэффи -, циент термического расширения понижается с ростом давления); в том же температурном интервале с повышением температуры уменьшается сжимаемость воды; в интервале температур 0 - 25 С вязкость воды уменьшается при повышении давления; диэлектрическая проницаемость и коэффициент самодиффузии воды при повышении давления также ведут себя аномальным образом. [39]
В 1802 г. Деви показал, что при трении двух кусков льда образуется вода. Предположить, что теплота, идущая на плавление, берется за счет уменьшения теплоемкости участвующих в явлении тел, оказалось невозможным, так как ранее было установлено, что теплоемкость воды вдвое больше теплоемкости льда. [40]
Теплоемкость льда имеет очень низкое значение. Близкой темплоемкостью к теплоемкости льда обладает твердый аммиак. [41]
Так как теплоемкость воды не только не меньше, а вдвое больше теплоемкости льда, то Дэви был вынужден признать, что непосредственной причиной тепла является движение. [42]
От Т 2 К до температуры плавления теплоемкость льда была измерена калориметрически. При очень низких температурах она близка к нулю, а при Т 273 К - к 9 кал / моль - град. Если же лед I рассматривать не как молекулярный, а как 3N атомный кристалл, то теплоемкость такого кристалла по закону Дюлонга и Пти должна быть равна 18 кал / моль - град СРп-6 кал / град, где п 3 - число грамм-атомов в моле кристалла льда. То, что теплоемкость льда I равна 9 кал / моль-град при Т 273 С, объясняется анизотропией колебаний протона во льду I. Анизотропия колебаний приводит к отсутствию двух степеней свободы на каждый атом водорода, в результате чего лед I и обладает такой маленькой по сравнению с водой ( 1 8 кал / моль град) теплоемкостью. [43]
Вода, содержащаяся в перлите в количестве немного более 1 2 %, удерживается очень слабо и поэтому легко удаляется. По мере дегидратации остающаяся вода удерживается все более прочно, и именно эта вода обусловливает расширение стекловатых пород при нагревании. Существует теория, согласно которой вода перлитовых стекол не связана в форме гидроксильных групп. Кажущаяся теплоемкость абсорбированной воды говорит в пользу довольно слабой связи, поскольку она превышает теплоемкость льда при температуре выше 75 С, а также при комнатной температуре. [44]
Вода обладает многими специфическими свойствами, имеющими ярко выраженный аномальный характер. Плавление твердой воды - льда - сопровождается не расширением, а сжатием, а при замерзании воды объем льда значительно увеличивается. Как известно, подавляющее большинство веществ при плавлении расширяется, а при затвердевании, наоборот, уменьшает свой объем. Аномально также влияние температуры на изменение плотности воды: при росте температуры от 273 до 277 К плотность увеличивается, при 277 К она достигает максимальной величины, и только при дальнейшем повышении температуры плотность воды начинает уменьшаться. Зависимость теплоемкости воды от температуры имеет экстремальный характер. Минимальная теплоемкость достигается при температуре 308 5 К и вдвое превышает теплоемкость льда, а при плавлении других твердых тел теплоемкость изменяется незначительно. Вязкость воды в отличие от вязкости других веществ растет с повышением давления в интервале температур от 273 до 303 К. [45]
Страницы: 1 2 3