1.水的比热容是多少
(1)在液态情况下是4.2×10³J/(㎏·℃)(读作叫做四点二乘以十的三次方焦每千克摄氏度)。
(2)水的比热最大。这就意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时,白天沿海地区比内陆地区温升慢,夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中,沿海地区温度变化小,内陆地区温度变化大。在一年之中,夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。
水的比热容的性质
水在不同温度下有不同的状态,而这不同的状态又表现了不同的比热容。
冰的比热容:固态的水,即冰,的比热容是2.1×10³J/(㎏·℃),仅是水的1/2。
蒸气的比热容:一个大气压的饱和水蒸汽(约99.63℃)定压比热容是1.525KJ/Kg.K。
液态水的比热容:在实验过程中,液态水的定压比热容经常会被用来计算吸收或放出的热量,水作为最常见的物质,它的比热数据较易获得,当实验要求精度不高时,可近似认为常压下水的定压比热为4.2kJ/KG.℃,下面给出在不同压力,不同温度下的液态水的定压比热容Cp的数据 (单位:KJ/(KG.℃))
液态水的比热容
水的比热容的物理意义:1千克的水温度升高(或降低)1摄氏度所吸收(或放出)的热量为4200J。分子间的作用力决定的,分子取向、诱导、色散和氢键。首先水分子具有很强的氢键,随着温度升高会有部分氢键打开,需要吸收大量的能量,这是氢键的作用。氢键力比其他几种力都要高出一个数量级。其次水分子极性很强,一般情况下极性越强分子间作用力越强,温度升高提高分子运动速度所需要的能量越高,这是分子偶极存在取向。对于非极性分子,一般没有氢键和偶极相互作用,而诱导取向和色散力造成的相互作用较小,所以升高相同温度所需要的能量就小。也就是比热较小。
3.水的比热容在生活中的应用
水的比热容在人们的日常生活和生产中具有重要意义,主要表现在以下几个方面:
3.1冷却或取暖
南于水的比热容较大,在一般情况下,一定质量的水升高 (或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量比一定质量的其他物质升高(或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量多,所以我们利用水作冷却剂或取暖,作冷却剂时,是让水吸收更多的热量;用来取暖时,是让水放出更多的热量。
3.2调节气候
对气温的影响:三峡水库蓄水后,这个世界上最大的人工湖将成为“空调”,使山城重庆的气候冬暖夏凉。据估计,夏天气温可能会因此下降5摄氏度,冬天气温可能会上升3到4摄氏度。
是什么原因导致重庆山城变得冬暖夏凉呢?原来,水库的建立,水的增加,而水的比热容大,在同样受冷受热时温度变化较小,从而使夏天的温度不会升得比过去高,冬天的温度不会下降的比过去低,使温度保持相对稳定,从而水库成为一个巨大的“天然空调”。
水的比热容的应用—调节气候
3.3水冷系统的应用
人们很早就开始用水来冷却发热的机器,在电脑CPU散热中可以利用散热片与CPU核心接触,使CPU产生的热量通过热传导的方式传输到散热片上,然后利用风扇将散发到空气中的热量带走。
但水的比热容远远大于空气,因此可以用水代替空气作为散热介质,通过水泵将内能增加的水带走,组成水冷系统。这样CPU产生的热量传输到水中后水的温度不会明显上升,散热性能优于上述直接利用空气和风扇的系统。
热机(例如汽车的发动机,发电厂的发电机等)的冷却系统也用和水做为冷却液,也是利用了海水的比热容大这一特性。
3.4农业生产上的应用
水稻是喜温作物,在每年三四月份育苗的时候,为了防止霜冻,农民普遍采用"浅水勤灌"的方法,即傍晚在秧田里灌一些水过夜,第二天太阳升起的时候,再把秧田中的水放掉。根据水的比热容大的特性,在夜晚降温时,使秧苗的温度变化不大,对秧苗起了保温作用。
3.5其他
诸如在炎热的夏天古代皇室用流水从屋顶上流下,起了防暑降温作用;夏威夷是太平洋深处的一个岛,那里气候宜人,是旅游度假的圣地,除了景色诱人之外,还有一个主要原因就是冬暖夏凉。