Питома теплоємність води
Вода - настільки звичний атрибут нашого повсякдення, що, напевно, важко знайти людину, яка, не маючи на те професійних підстав, замислювався про її фізико-хімічні властивості. Але, вже якщо доведеться про неї завести мову саме в цьому контексті, то досить часто доводиться чути тезу про те, що ця проблема - малоцікава через те, що про воду давним-давно все відомо і з`ясовано до рівня аксіом. Однак це зовсім не так. Природа хімічної сполуки, відомого нам під назвою вода, досліджена ще недостатньо, щоб можна було стверджувати, що ми знаємо про неї все.
Дійсно, вода всюди навколо нас, але з точки зору її фізико-хімічної природи, вельми цікавим видається той факт, що вона являє собою практично універсальний розчинник. Це якість, в свою чергу, визначається цілим переліком властивостей води, які і роблять растворітельние можливості з`єднання універсальними.
Наприклад, всім відомо зі шкільної лави, що при збільшенні температури від 0 С до +4 С відбувається збільшення щільності речовини, після чого цей показник сам починає поступово знижуватися. Таке своєрідне зміна параметрів щільності пояснюється особливостями структури молекул води і характером взаємодій між ними. Цікавим видається і такий процес, в ході якого таким же стрибкоподібним чином, змінюються значення таких її параметрів, як питома теплоємність води, щільність і теплопровідність. Як приклад можна привести таку залежність. Встановлено, що питома теплоємність води майже в два рази більше, ніж той же показник у льоду.
Щоб пояснити даний феномен, слід нагадати, що, власне, являє собою теплоємність. Для кращого розуміння предметом визначення слід обрати термін питома теплоємність. Це величина, що позначається в фізичних формулах як «с», яка показує, скільки теплоенергії слід витратити, щоб забезпечити підвищення температури 1 кг речовини (в даному випадку - води) на один градус.
Так ось, у води показник теплоємності аномальний не тільки виходячи зі свого значення. Доведено експериментальним шляхом, що питома теплоємність води має абсолютно різні значення при різних температурах, та й характер цієї динаміки є незвичайну залежність. теплоємність води падає в своєму значенні тільки в діапазоні температур від 0 до 37 С. Якщо ж потім температуру підвищувати, то і значення теплоємності також буде підвищуватися.
В ході численних експериментів було встановлено, що найбільш найменше значення питомої теплоємності води фіксується при значенні температури в 36,8 С. Читаючи ці рядки, ніяких асоціацій не викликає це число? Звичайно! Це - показник нормальної температури тіла не тільки людини, а й переважної кількості всіх теплокровних. У цьому показнику існує і ще одна цікава деталь. Справа в тому, що динаміка проходження показників питомої теплоємності характеризується своєрідною симетрією. Вона полягає в тому, що і при температурах нижче нуля також є своє значення мінімуму теплоємності. Він знаходиться в значенні температури -20 С. Саме так характеризує такий параметр, як питома теплоємність води, таблиця, яка застосовується для швидкого визначення значень теплопровідності.
Причину цього феномена слід пояснювати виходячи з аналізу фізичних властивостей води. Вода - хімічна сполука, що володіє дуже високу теплоємність. Це означає те, що, будучи здатною поглинути значну кількість теплоенергії, сама вода, при цьому, нагріється несуттєво. Порівнюючи з іншими речовинами, ми бачимо, що питома теплоємність води в цілих 5 разів перевершує такий же параметр у піску і в 10 разів у заліза.
Саме така здатність води акумулювати гігантські запаси теплоенергії забезпечує стабільність температурного режиму на планеті, дозволяє згладжувати негативні наслідки температурних стрибків у зв`язку зі зміною пір року, годин доби. Вода, завдяки своїм особливостям в сфері теплоємності, виступає в якості головного терморегулятора Землі.
