Translate

Топлоемкост на водата | dLambow

 

Аномална топлоемкост на водата

 

Причина за аномалните свойства на водата

Аномалните свойства на водата, които определят, наред с други неща, и наличието на живот на Земята, като:

се обясняват с два вида структури, в които течните молекули се самоорганизират, според авторите на ново проучване, публикувано в списанието Proceedings of the National. 

Учените са установили, че идеите, които са съществували досега за молекулярната структура на водата, са неправилни - оказва се, че нейните молекули образуват не една структура, а едновременно два вида структури, съжителстващи си в течността, независимо от температурата. 

Единият вид структура се образува под формата на сгъстявания от около 100 молекули, чиято структура наподобява тази на леда. Вторият тип структура остава около тези сгъстявания и е по-малко подредена.

Аномална топлоемкост на водата
Топлоемкост на водата


Повишаването на температурата до точката на кипене на водата води до известно изкривяване на структурата насгъстяванията и намаляване на техния брой и доминиране на неподредената структура. Това, по-специално, обяснява нелинейната зависимост на плътността на водата от температурата - подредените сгъстявания от молекули имат по-ниска плътност от неподредените и тя малко се променя с промяната на температурата.

 

Какво е топлоемкост?

Топлоемкост е количеството топлина, поемано (поглъщано) от тялото при нагряването (охлаждането) му с температура от 1 градус. По-точно топлоемкостта е физическа величина, дефинирана като съотношението на количеството топлина, абсорбирана/погълната от термодинамична система с безкрайно малка промяна в нейната температура към големината на тази промяна. Топлоемкостта на:

  • - единица маса от веществото - се нарича специфична топлоемкост,
  • - 1 мол от вещество - се нарича моларна топлоемкост.

Количеството топлина, погълнато от тялото при промяна на състоянието му, зависи не само от първоначалното и крайното му състояние (температура), но и от начина, по който е осъществен преходният процес между тях. Съответно, неговата топлоемкост зависи от начина на нагряване на тялото. Обикновено се прави разлика между

  • - топлоемкост при запазване на постоянен обем и
  • - топлоемкост при запазване на постоянно налягане,

ако по време на процеса на нагряване неговият обем или неговото налягане се поддържат постоянни, съответно. При нагряване със запазване на постоянно налягане, част от топлината отива за производството на работата по разширяване на тялото, а част - за увеличаване на вътрешната му енергия, докато при нагряване при запазване на постоянен обем, цялата топлина се изразходва само за увеличаване на вътрешната енергия на тялото. 

 

Специфична топлоемкост

Преносът на енергия от едно тяло към друго, без извършване на работа, се нарича топлопренос или топлообмен. Преносът на топлина се случва, когато телата имат различни температури. Количеството енергия, предавано на тялото в резултат на преноса на топлина, се нарича количество топлина. Според първия закон на термодинамиката, количеството топлина е равно на промяната във вътрешната енергия на тялото.

Специфичната топлоемкост е физическа величина, която се използва за изчисляване на количеството топлина, необходимо за нагряване на вещество до определена температура. Когато температурата падне, стойността на това количество се използва за оценка на количеството топлина, което се отделя по време на процеса на охлаждане, а специфичните топлоемкости на различните вещества могат да имат стойности, които се различават десетки пъти. 

 

Топлоемкост на водата

Количеството топлина, необходимо за загряване на 1 g вода с 1°, е достатъчно за нагряване на 9,25 g желязо с 1°. Аномално високата топлоемкост на водата превръща моретата и океаните в гигантски термостат, изглаждайки ежедневните колебания в температурата на въздуха. Освен това не само големи водни маси, като моретата, са начини за изглаждане на тези колебания, но и обичайните водни пари в атмосферата. 

Резките дневни колебания на температурата в районите на големите пустини са свързани с липсата на водна пара във въздуха. Сухият въздух на пустинята е почти лишен от водна пара, която може да задържи бързото нощно охлаждане на пясъка, който се е нагрял през деня, така че температурата на въздуха може да бъде не повече от 5 ° C.

С топлоемкостта на водата се обяснява феномена на различното нагряване на водата и земята: тъй като топлоемкостта на твърдите скали, които изграждат земната повърхност, и топлоемкостта на водата се различават рязко, ще са необходими различни количества топлина за загряване на водата и скалите до същата температура, така че през деня температурата на пясъка е по-висока от тази на водата.

Водата се охлажда по-бавно от твърдата скала, така че скалата е по-студена през нощта от водата. Въздухът се нагрява не директно от слънчевите лъчи, а чрез пренос на топлина от нагрятата повърхност на земята и водата. През лятото се създава значителна температурна разлика между повърхността на сушата и водата, поради което въздухът се движи в посоката, определена от температурната разлика между водите на моретата и океаните и сушата в съседство с тях. 


Специфична топлоемкост на водата

Ежедневието на човека до голяма степен зависи от качеството на водата и нейните параметри, сред които важно място заема специфичната топлоемкост на водата. Водата има най-високата специфична топлоемкост в сравнение с други течности. Нейната специфична топлоемкост дори надвишава специфичната топлоемкост на твърдите вещества.

А това означава, че е необходимо много голямо количество енергия за разрушаване на молекулярните връзки. Например, необходимо е да се изразходват 4,1868 kJ енергия за загряване само на един литър вода, така че водата често се използва като топлоносител, а не само защото е евтина, но и защото е достъпна и често срещана като вещество в природата.

Специфичната топлоемкост на водата се променя с промяна на нейната температура.

  • - при температура на леда минус шестдесет - 1,64 kJ;
  • - при температура на леда минус двадесет - 2,01 kJ;
  • - при температура на леда минус десет - 2,22 kJ;
  • - при температура на леда нула градуса - 2,11 kJ;
  • - при нула градуса в течно състояние - 4,218 kJ;
  • - при температура плюс десет градуса - 4,192 kJ;
  • - при температура плюс двадесет градуса - 4,182 kJ;
  • - при температура плюс четиридесет градуса - 4,178 kJ;
  • - при температура плюс шестдесет градуса - 4,184 kJ;
  • - при температура плюс осемдесет градуса - 4,196 kJ;
  • - при температура от плюс сто градуса - 4,216 kJ.


Трябва да се помни също, че водата може да бъде различни видове, а именно:

  • мека вода,
  • твърда вода,
  • лека вода,
  • тежка вода,
  • свръхтежка вода,
  • прясна вода,
  • дъждовна вода,
  • морска вода,
  • подземна вода,
  • минерална вода,
  • солена вода,
  • питейна вода,
  • чешмяна вода,
  • дестилирана вода,
  • дейонизирана вода,
  • отпадъчни води,
  • дъждовни води,
  • повърхностни води,
  • мъртва вода,
  • топена вода

и още няколко вида, включително от теоретични, научни и ненаучни подходи. 


Аномално висока топлоемкост на водата

Широкото приложение на водата като охладител в промишлеността и бита се обяснява не толкова и не само с нейната достъпност и ниска цена. Истинската причина трябва да се търси в нейните физически свойства и особености. Различни изследвания показват, че водата има една много важна и забележителна способност - аномално висока топлоемкост. Поглъщайки огромно количество топлина, самата тя не се нагрява съществено.


Относителната топлоемкост на водата

Относителната топлоемкост, на това чудо на природата, е пет пъти по-голяма отколкото при обикновения пясък и около 10 пъти повече, отколкото при желязото. Така, способността на водата да натрупва големи количества топлинна енергия позволява да се изглаждат резките температурни колебания на земната повърхност в различните сезони през годината, а също и в различните часове на денонощието.

Благодарение на това, течността, известна още като H2O, е основен регулатор на топлинния режим на нашата планета. А благодарение на това ние можем да се глезим в едни сравнително комфортни климатични условия.


В противен случай, живота ни щеше да бъде доста и доста по-суров и изобщо нямаше да ни е за завиждане. Но освен за климата като цяло, тази висока топлоемкост може да се използва в промишлеността и бита. Например, като отопление за през ноща или даже за през зимата.


Как за използваме високата топлоемкост на водата?

Високата топлоемкост на водата може да се използва за отопление. Как? Ами дълбоко под жилищната (офисната) сграда се прави голям, подземен басейн и се пълни с вода. Около басейна се създава серпентинна система за топлообмен. Така през горещите летни месеци топлината може да се отвежда до басейна и да го затопля. И обратно, през зимните месеци, топлината може да захранва отоплителната система на помещенията (парното).

По подобен начин, басейна може да се затопля и с евтина нощна електроенергия, а денем да отдава събраната енергия за отопление. Всичко това е трудно и даже невъзможно да се осъществи с други течности, особено с такава голяма ефективност.

Но тук интересния въпрос е, на какво се дължат тези аномални свойства за толкова голямо топлопоглъщане. Все още много тайни на природата са доста непостижими за нас. Засега.

----------------

Секрет на „Младата вода“ .

Да чукаш вода - не е чак такава безперспективна работа, както изясниха литовски учени. Наистина, вместо допотопно хаванче, секрета е в използването на дезинтегратор - своеобразна мелница със стремително въртящи се ротори.
Оказа се, че в активираната по този начин вода пъстървата, например, расте един път и половина пъти по-бързо. От всяка стотица на зърната на хайвера на пъстървата обикновено се появяват само 50 малки, а в активираната вода - 90. Тя повишава и реколтата на различните култури.
Засега учените не могат да обяснят напълно научно това явление. Предполагат, че молекулите на водата се обединяват в някакви вериги, които с течение на хилядолетия се удьлжават. По този начин, водата като че ли старее и по-бавно протича в тьканите на растенията и животните.
А преди стотици милиони години, когато на земята са бушували смърчове и урагани водата е била по-богата на енергия, по-млада. Рибите в нея са се развивали по-добре и са достигали огромни размери. Дезинтеграторът очевидно извършва същата работа - разрушава веригите на молекулите. И ето Ви секрета - млада вода.-------------------------------------------------

Популярни публикации

Последователи - Абонати: