Содержание
Вода — её особенности и свойства
Чтобы испарить воду, уже нагретую до 100°С, требуется вшестеро больше количества теплоты, чем для нагрева этой же массы воды на 80°С (от 20 до 100°С)
Каждую минуту миллион тонн воды гидросферы испаряется от солнечного нагрева. В результате в атмосферу постоянно поступает колоссальное количество теплоты, эквивалентное тому, которое бы вырабатывали 40 тысяч электростанций мощностью 1 млрд. киловатт каждая.
Удельная теплота плавления льда более высокая, чем у многих веществ. При нагреве воды до водяного пара и при таянии льда до воды требуется одинаковое количество теплоты.
При замерзании воды соответствующее количество теплоты поступает в окружающую среду, при таянии льда — поглощается.
Поэтому ледяные массы, в отличие от масс парообразной воды, являются своего рода поглотителями тепла в среде с плюсовой температурой.
Знание природных особенностей этих физических характеристик иногда подсказывает смелые и эффективные технические решения.
На многих металлургических производствах в качестве охладителя используют не холодную воду, а кипяток. Охлаждение идет за счет использования теплоты парообразования — эффективность процесса повышается в несколько раз, к тому же отпадает надобность в сооружении громоздких градирен.
Конечно, кипяток-охладитель используют там, где нужно охладить объекты, нагретые выше 100°C. А вот пример совсем из другой области человеческой деятельности — сельского хозяйства, садоводства. Когда поздней весной внезапные ночные заморозки угрожают цветущим плодовым деревьям, опытные садоводы находят выход, кажущийся совершенно неожиданным: они проводят дождевание сада.
Пелена мельчайших водных брызг окутывает замерзающие деревья.
Капельки воды покрывают лепестки цветов. Превращаясь в лед, вода надевает на цветы ледяную шубу, отдавая при этом им свое тепло (335 Дж от 1 г замерзающей воды). Широкое применение воды в качестве охладителя объясняется не только и не столько ее доступностью и дешевизной.
Настоящую причину нужно тоже искать в ее физических особенностях. Оказывается, вода обладает еще одной замечательной способностью — высокой теплоемкостью. Поглощая огромное количество теплоты, сама вода существенно не нагревается.
Удельная теплоемкость воды в пять раз выше, чем у песка, и почти в десять раз выше, чем у железа. Способность воды накапливать большие запасы тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колебания на земной поверхности в различные времена года и в разное время суток. Благодаря этому вода является основным регулятором теплового режима нашей планеты.
Интересно, что теплоемкость воды аномальна не только по своему значению.
Удельная теплоемкость разная при различных температурах, причем характер температурного изменения удельной теплоемкости своеобразен: она снижается по мере увеличения температуры в интервале от 0 до 37°С, а при дальнейшем увеличении температуры — возрастает.
Минимальное значение удельной теплоемкости воды обнаружено при температуре 36,79°С, а ведь это нормальная температура человеческого тела! Нормальная температура почти всех теплокровных живых организмов также находится вблизи этой точки. Оказалось, что при этой температуре осуществляются и микрофазовые превращения в системе «жидкость — кристалл», то есть «вода — лед». Установлено, что при изменении температуры от 0 до 100°С вода последовательно проходит пять таких превращений. Назвали их микрофазовыми, так как протяженность кристаллов микроскопична, не более 0,2…0,3 нм. Температурные границы переходов — 0, 15, 30, 45, 60 и 100°С.
Температурная область жизни теплокровных животных находится в границах третьей фазы (30.
..45°С). Другие виды организмов приспособились к иным температурным интервалам. Например, рыбы, насекомые, почвенные бактерии размножаются при температурах, близких к середине второй фазы (23…25°С), эффективная температура весеннего пробуждения семян приходится на середину первой фазы (5…10°С).
Характерно, что явление прохождения удельной теплоемкости воды через минимум при температурном изменении обладает своеобразной симметрией: при отрицательных температурах также обнаружен минимум этой характеристики. Он приходится на -20°С. Если вода ниже 0°С сохраняет не замерзшее состояние, например, будучи мелкодисперсной, то около -20 °С резко увеличивается ее теплоемкость.
Это установили американские ученые, исследуя свойство водных эмульсий, образованных капельками воды диаметром около 5 микрон. Углубленное изучение физического смысла и направлений практического применения данного явления еще ждут своих исследователей.
Но уже и теперь ясно, что эти открытия представляют очень интересный и ценный познавательный материал. Среди необычных свойств воды трудно обойти вниманием еще одно — ее исключительно высокое поверхностное натяжение 0,073 Н/м (при 20°С). Из всех жидкостей более высокое поверхностное натяжение имеет только ртуть. Оно проявляется в том, что вода постоянно стремится стянуть, сократить свою поверхность, хотя она всегда принимает форму емкости, в которой находится в данный момент.
Вода лишь кажется бесформенной, растекаясь по любой поверхности. Сила поверхностного натяжения заставляет молекулы ее наружного слоя сцепляться, создавая упругую внешнюю пленку. Свойства пленки также определяются замкнутыми и разомкнутыми водородными связями, ассоциатами различной структуры и разной степени упорядоченности. Благодаря пленке некоторые предметы, будучи тяжелее воды, не погружаются в воду (например, осторожно положенная плашмя стальная иголка).
Многие насекомые (водомерки, ногохвостки и др.) не только передвигаются по поверхности воды, но взлетают с нее и садятся, как на твердую опору. Более того, живые существа приспособились использовать даже внутреннюю сторону водной поверхности.
Личинки комаров повисают на ней с помощью несмачиваемых щетинок, а маленькие улитки — прудовики и катушки — ползают по ней в поисках добычи. Высокое поверхностное натяжение позволяет воде принимать шарообразную форму при свободном падении или в состоянии невесомости: такая геометрическая форма имеет минимальную для данного объема поверхность.
Струя химически чистой воды сечением 1 см2 по прочности на разрыв не уступает стали того же сечения. Водную струю как бы цементирует сила поверхностного натяжения.
Поведение воды в капиллярах подчиняется и более сложным физическим закономерностям. Сент-Дьердьи отмечал, что в узких капиллярах возникают структурно упорядоченные слои воды вблизи твердой поверхности.
Структурирование распространяется в глубь жидкой фазы на толщину слоя порядка десятков и сотен молекул (ранее предполагали, что упорядоченность ограничивается лишь мономолекулярным слоем воды, примыкающим к поверхности).
Особенности структурирования воды в капиллярных системах позволяют с определенным основанием говорить о капиллярном состоянии воды. В природных условиях это состояние можно наблюдать у так называемой поровой воды. В виде тончайшей пленки она устилает поверхность полостей, пор, трещин пород и минералов земной коры.
Развитые межмолекулярные контакты с поверхностью твердых тел, особенности структурной упорядоченности, вероятно, и являются причиной того, что поровая вода замерзает при более низкой температуре, чем обычная — свободная — вода.
Исследования показали, что при замерзании связанной воды проявляются не только изменения ее свойств, — иными становятся и свойства тех горных пород, с которыми она непосредственно соприкасается.
При замерзании воды все происходит наоборот — плотность льда уменьшается, а объем увеличивается на 10% по сравнению с объемом, занимаемым той же массой воды.Изменение объема воды с понижением температуры идет своеобразно.
Сначала вода ведет себя, как и многие другие жидкости: понемногу уплотняясь, уменьшает свой объем. Это наблюдается вплоть до 4°С (точнее — до 3,98°С). При этой температуре как будто бы наступает кризис. Дальнейшее охлаждение уже не уменьшает, а постепенно увеличивает объем. Плавность резко прерывается при 0°С, кривая переходит в отвесную прямую, объем скачком возрастает почти на 10%. Вода превращается в лед.
Очевидно, при 3,98°С тепловые помехи в образовании ассоциатов начинают ослабевать настолько, что появляется возможность некоторой структурной перестройки воды в льдоподобные каркаcы.
Молекулы взаимно упорядочиваются, местами складывается характерная для льда гексагональная структура.
Вероятно, со структурной перестройкой связано и еще одно своеобразное свойство воды — резкий скачок теплоемкости при фазовом переходе «вода — лед». Вода при 0°С имеет удельную теплоемкость 1,009.
Удельная теплоемкость превратившейся в лед воды при этой же температуре вдвое ниже. Благодаря особенности структурного перехода «вода — лед», в интервале 3,98…0°С природные водоемы достаточной глубины обычно не промерзают до дна.
«Вода знакомая и загадочная» Леонид Адольфович Кульский
|
Random converter
|
Конвертер удельной теплоёмкости
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.
Единицы СИджоуль на килограмм на кельвин [Дж/(кг·К)]? джоуль на килограмм на °C [Дж/(кг·°C)]? джоуль на грамм на °C [Дж/(г·°C)]? Метрические единицы, не входящие в СИкилоджоуль на килограмм на кельвин [кДж/(кг·К)]? килоджоуль на килограмм на °C [кДж/(кг·°C)]? калория (межд. калория (межд.) на грамм на °F [кал/(г·°F)]? калория (терм.) на грамм на °C [кал(Т)/(г·°C)]? килокалория (межд.) на кг на °C [ккал(М)/(кг·°C)]? калория (терм.) на кг на °C [ккал(Т)/(кг·°C)]? килокалория (межд.) на кг на кельвин [ккал(М)/(кг·К)]? килокалория (терм.) на кг на кельвин [ккал(Т)/(кг·К)]? кгс-метр на килограмм на кельвин [кгс·м/(кг·К)]? Британские и американские единицыфунт-сила фут на фунт на °Ранкина [фунт-сила·фут/(фунт·°R)]? BTU (межд.) на фунт на °F [BTU/(фунт·°F)]? BTU (терм.) на фунт на °F [BTU (Т)/(фунт·°F)]? BTU (межд.) на фунт на °Ранкина [BTU/(фунт·°R)]? BTU (терм. BTU (межд.) на фунт на °C [BTU/(фунт·°C)]? стоградусная тепл. ед. на фунт на °C ? ВалютаОт манилл к полимерам. А может быть вообще можно обойтись без наличных денег? Подробнее… Удельная теплоемкость фарфора равна примерно 0,8 Дж/г•°С. Фарфоровая чашка для кофе эспрессо весит приблизительно 60 грамм, значит ее теплоемкость — около 50 Дж/°С. Удельная теплоемкость воды — 4,2 Дж/г•°С. То есть, теплоемкость 50 г кофе эспрессо равна приблизительно 210 Дж/°С. Общие сведения Теплоемкость и удельная теплоемкость материалов и веществ Металлы Вода Теплоемкость в повседневной жизни Кухонные принадлежности и посуда Теплоизолирующие продукты питания Приготовление пищи Сахар в кулинарии Пищевая безопасность Микроволновые печи Удельная теплоемкость материалов, используемых в быту Общие сведенияМолекулы движутся под воздействием тепла — это движение называется молекулярной диффузией. Для движения молекулам необходима энергия, и чем быстрее они движутся, тем больше энергии им требуется. Тепло — один из видов энергии, используемой в этом случае. То есть, если поддерживать в веществе определенную температуру, то молекулы будут двигаться, а если температуру увеличить, то и движение ускорится. Энергию в форме тепла получают, сжигая топливо, например природный газ, уголь, или древесину. Если нагреть несколько веществ, используя одинаковое количество энергии, то некоторые вещества, скорее всего, будут нагреваться быстрее, чем остальные, из-за более интенсивной диффузии. Удельная теплоемкость определяет какое количество энергии (то есть, тепла) требуется, чтобы изменить температуру тела или вещества определенной массы на определенную величину. Это свойство отличается от теплоемкости, которая определяет количество энергии, необходимое чтобы изменить температуру всего тела или вещества на определенную температуру. В вычислениях теплоемкости, в отличие от удельной теплоемкости, не учитывают массу. Теплоемкость и удельную теплоемкость вычисляют только для веществ и тел в устойчивом агрегатном состоянии, например для твердых тел. В этой статье рассматриваются оба эти понятия, так как они взаимосвязаны. Теплоемкость и удельная теплоемкость материалов и веществМеталлыТак выглядит нагретый до 800°C резистивный нагревательный элемент. У металлов очень прочная молекулярная структура, так как расстояние между молекулами в металлах и других твердых телах намного меньше, чем в жидкостях и газах.
Удельная теплоемкость морской воды равна 3993 Дж/кг•K. ВодаС другой стороны, у воды очень высокая удельная теплоемкость, даже по сравнению с другими жидкостями, поэтому нужно намного больше энергии, чтобы нагреть одну единицу массы воды на один градус, по сравнению с веществами, удельная теплоемкость которых ниже. Вода имеет высокую теплоемкость благодаря прочным связям между атомами водорода в молекуле воды. Вода — один из главных составляющих всех живых организмов и растений на Земле, поэтому ее удельная теплоемкость играет большую роль для жизни на нашей планете. Благодаря высокой удельной теплоемкости воды, температура жидкости в растениях и температура полостной жидкости в организме животных мало изменяется даже в очень холодные или очень жаркие дни. Антифриз Вода обеспечивает систему поддержания теплового режима как у животных и растений, так и на поверхности Земле в целом. Огромная часть нашей планеты покрыта водой, поэтому именно вода играет большую роль в регулировании погоды и климата. Даже при большом количестве тепла, поступающем в результате воздействия солнечного излучения на поверхность Земли, температура воды в океанах, морях и других водоемах увеличивается постепенно, и окружающая температура тоже меняется медленно. С другой стороны, влияние на температуру интенсивности тепла от солнечного излучения велико на планетах, где нет больших поверхностей, покрытых водой, таких как Земля, или в районах Земли, где мало воды. Это особенно заметно, если посмотреть на разность дневных и ночных температур. Так, например, вблизи океана разница между дневной и ночной температурами невелика, но в пустыне она огромна. Высокая теплоемкость воды также означает, что вода не только медленно нагревается, но и медленно остывает. Теплоемкость в повседневной жизниПри прочих равных условиях, теплоемкость материалов определяет, как быстро они нагреваются. Чем выше теплоемкость, тем больше энергии необходимо, чтобы нагреть этот материал. Суп долго остается горячим в керамической суповой чашке Кухонные принадлежности и посудаЧаще всего мы выбираем материалы для посуды и кухонных принадлежностей, основываясь на их теплоемкости. Это в основном касается предметов, которые напрямую контактируют с теплом, например кастрюль, тарелок, форм для выпекания, и другой аналогичной посуды. Например, для кастрюль и сковородок лучше использовать материалы с низкой теплоемкостью, например металлы. Это помогает теплу легче и быстрее передаваться от нагревателя через кастрюлю к продуктам питания и ускоряет процесс приготовления пищи. С другой стороны, так как материалы с высокой теплоемкостью долго держат тепло, их хорошо использовать для изоляции, то есть когда необходимо сохранить тепло продуктов, и не дать ему уйти в окружающую среду или, наоборот, не дать теплу помещения нагреть охлажденные продукты.
Сыр хорошо изолирует продукты под ним и помогает им долго оставаться теплыми Теплоизолирующие продукты питанияВ зависимости от ряда факторов, например содержания воды и жира в продуктах, их теплоемкость и удельная теплоемкость бывает разной. В кулинарии знания о теплоемкости продуктов дают возможность использовать некоторые продукты для изоляции. Если теплоизолирующими продуктами накрыть другую еду, то они помогут этой еде под ними дольше сохранить тепло. Если у блюд под этими теплоизолирующими продуктами высокая теплоемкость, то они и так медленно отдают тепло в окружающую среду. После того, как они хорошо прогреются, они теряют тепло и воду еще медленнее благодаря изолирующим продуктам сверху. Пример теплоизолирующего продукта — сыр, особенно на пицце и других похожих блюдах. Пока он не расплавился, он пропускает водяные пары, что позволяет продуктам под ним быстро остыть, так как содержащаяся в них вода испаряется и при этом охлаждает содержащие ее продукты. Растаявший же сыр покрывает поверхность блюда и изолирует продукты под ним. Часто под сыром оказываются продукты с высоким содержанием воды, например соусы и овощи. Благодаря этому у них высокая теплоемкость, и они долго держат тепло, особенно потому, что находятся под расплавленным сыром, который не выпускает наружу водяные пары. Именно поэтому пицца из духовки настолько горяча, что можно легко обжечься соусом или овощами, даже когда тесто по краям уже остыло. Поверхность пиццы под сыром долго не остывает, что делает возможным доставку пиццы на дом в хорошо изолированной термо-сумке. Белый молочный соус на горячем бутерброде крок-месье изолирует продукты под ним, и помогает им долго оставаться теплыми В некоторых рецептах соусы используют так же, как и сыр, для теплоизоляции продуктов под ним. В кулинарии для термоизоляции иногда используют также материалы, не пригодные в пищу. Повара в странах Центральной Америке, на Филиппинах, в Индии, Таиланде, Вьетнаме и во многих других странах часто используют в этих целях листья банана. Их можно не только собрать в саду, но и купить в магазине или на рынке — их даже импортируют для этих целей в страны, где не выращивают бананы. Иногда в целях изоляции используют алюминиевую фольгу. Она не только предотвращает испарение воды, но и помогает сохранить тепло внутри за счет предотвращения теплопередачи в форме излучения. Если обернуть в фольгу крылышки и другие выступающие части птицы при ее запекании, то фольга не даст им перегреться и сгореть. Приготовление пищиУ продуктов с высоким содержанием жира, например у сыра, низкая теплоёмкость. Сахар в кулинарииМагазин помадки Maple Leaf (англ. кленовый лист) в городе Ниагара-он-те-Лейк, Онтарио, Канада Помадку делают из молока, сахара и масла, которые смешивают и нагревают до стадии мягкого шара, то есть до температуры 116 °C (240 °F) Удельная теплоемкость сахара еще ниже, чем у жира. Так как сахар быстро нагревается до температур более высоких, чем температура кипения воды, работа с ним на кухне требует соблюдения правил безопасности, особенно во время приготовления карамели или конфет. После того, как смесь нагрели, ее охлаждают Свойства сахара и сахарного сиропа изменяются в зависимости от того, при какой температуре его готовить. Горячий сахарный сироп может быть жидким, как самый жидкий мед, густым, или где-то между жидким и густым. В рецептах конфет, карамели и сладких соусов обычно указана не только температура, до которой должен быть нагрет сахар или сироп, но и стадия твердости сахара, например стадия «мягкого шара» или стадия «твердого шара». Когда помадка остыла, ее разрезают на кусочки Пищевая безопасностьПомадка готова к продаже Зная теплоемкость продуктов, можно определить, как долго их нужно охлаждать или нагревать, чтобы достичь температуры, при которой они не будет портиться, и при которой погибают вредные для организма бактерии. Например, чтобы достичь определенной температуры, продукты с более высокой теплоемкостью охлаждают или нагревают дольше, чем продукты с низкой теплоемкостью. Микроволновые печиТо, насколько эффективно нагревается еда в микроволновой печи, зависит, кроме других факторов, от удельной теплоемкости продуктов. Микроволновое излучение, вырабатываемое магнетроном микроволновой печи, заставляет молекулы воды, жира и некоторых других веществ двигаться быстрее, в результате чего еда нагревается. Молекулы жира легко заставить двигаться благодаря их низкой теплоемкости, и поэтому жирная еда нагревается до более высоких температур, чем еда, содержащая много воды. Достигнутая температура может быть настолько высока, что ее достаточно для реакции Майяра. Высокие температуры, которых достигает жир в микроволновой печи, позволяют получить жареную корочку у некоторых продуктов, например бекона, но эти температуры могут представлять опасность при использовании микроволновых печей, особенно если не следовать правилам пользования печью, описанными в инструкции по эксплуатации. Например, когда в печи разогревают или готовят блюда из жирных продуктов, то не следует использовать пластмассовую посуду, так как даже посуда для микроволновых печей не рассчитана на температуры, которых достигает жир. Также следует не забывать, что жирная еда очень горяча, и есть ее осторожно, чтобы не обжечься. Удельная теплоемкость материалов, используемых в быту
Литература Автор статьи: Kateryna Yuri Вас могут заинтересовать и другие конвертеры из группы «Термодинамика — теплота»:Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер температуры Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Компактный калькулятор Полный калькулятор Определения единиц Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. |
Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыИмпульс (количество движения)Импульс силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др.
единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
) на грамм на °C [кал/(г·°C)]?
) на фунт на °Ранкина [BTU (Т)/(фунт·°R)]?
Чем выше температура вещества, тем быстрее молекулы движутся и тем более интенсивно происходит диффузия. На движение молекул влияет не только температура, но и давление, вязкость вещества и его концентрация, сопротивление диффузии, расстояние, которое проходят молекулы при их перемещениях, и их масса. Например, если сравнить как происходит процесс диффузии в воде и в мёде, когда все другие переменные, кроме вязкости, равны, то очевидно, что молекулы в воде движутся и диффундируют быстрее, чем в мёде, так как у мёда более высокая вязкость.
Теплоемкость и удельная теплоемкость описывают как раз эти свойства веществ.
Благодаря этому, молекулы могут двигаться только на очень маленькие расстояния, и, соответственно, для того чтобы заставить их двигаться с большей скоростью необходимо намного меньше энергии, чем для молекул жидкостей и газов. Благодаря этому свойству, их удельная теплоемкость мала. Это значит, что температуру металла поднять очень легко.
Благодаря этому свойству воду часто используют как хладагент, то есть, как охлаждающую жидкость. К тому же, использовать воду выгодно благодаря ее низкой цене. В странах с холодным климатом горячая вода циркулирует в трубах для обогрева. В смеси с этиленгликолем ее используют в радиаторах автомобилей для охлаждения двигателя. Такие жидкости называют антифризом. Теплоемкость этиленгликоля ниже, чем теплоемкость воды, поэтому теплоемкость такой смеси тоже ниже, а значит эффективность системы охлаждения с антифризом также ниже, чем системы с водой. Но с этим приходится мириться, так как этиленгликоль не дает воде замерзнуть зимой и повредить каналы системы охлаждения автомобиля. В охлаждающие жидкости, предназначенные для более холодного климата, добавляют больше этиленгликоля.
То есть, если два материала с разной теплоемкостью нагревать одинаковым количеством тепла и в одинаковых условиях, то вещество с меньшей теплоемкостью будет быстрее нагреваться. Материалы с высокой теплоемкостью, наоборот, нагреваются и отдают тепло назад в окружающую среду медленнее.
Чаще всего такие материалы используют для тарелок и чашек, в которых подают горячую или, наоборот, очень холодную еду и напитки. Они помогают не только сохранить температуру продукта, но и не дают людям обжечься. Посуда из керамики и вспененного полистирола — хорошие примеры использования таких материалов.
Поэтому они дольше остаются горячими.
Чем больше содержание жира в соусе, тем лучше он изолирует продукты — особенно хороши в этом случае соусы, основанные на масле или сливках. Это опять связано с тем, что жир препятствует испарению воды и, следовательно, отбору тепла, требуемого для испарения.
Они сильнее нагреваются при меньшем количестве энергии, по сравнению с продуктами с высокой теплоёмкостью, и достигают температур, достаточно высоких для того, чтобы произошла реакция Майяра. Реакция Майяра — это химическая реакция, которая происходит между сахарами и аминокислотами, и изменяет вкус и внешний вид продуктов. Эта реакция важна в некоторых способах приготовления пищи, например для выпечки хлеба и кондитерских изделий из муки, запекания продуктов в духовом шкафу, а также для жарения. Чтобы увеличить температуру продуктов до температуры, при которой протекает эта реакция, в кулинарии используют продукты с высоким содержанием жира.
Необходимо быть предельно осторожным, расплавляя сахар, и не пролить его на незащищенную кожу, так как температура сахара достигает 175° C (350° F) и ожог от расплавленного сахара будет очень серьезный. В некоторых случаях необходимо проверить консистенцию сахара, но этого ни в коем случае нельзя делать голыми руками, если сахар нагрет. Часто люди забывают, как быстро и насколько сильно сахар может нагреться, поэтому и получают ожоги. В зависимости от того, для чего нужен расплавленный сахар, его консистенцию и температуру можно проверить, используя холодную воду, как описано ниже.
Название каждой стадии соответствует консистенции сахара. Чтобы определить консистенцию кондитер капает несколько капель сиропа в ледяную воду, охлаждая их. После этого консистенцию проверяют на ощупь. Так, например, если охлажденный сироп загустел, но не затвердел, а остается мягким и из него можно слепить шарик, то считается, что сироп в стадии «мягкого шара». Если форму застывшего сиропа очень трудно, но все же можно изменить руками, то он в стадии «твердого шара». Кондитеры часто используют пищевой термометр а также проверяют консистенцию сахара вручную. 
То есть, продолжительность приготовления блюда зависит от того, какие в него входят продукты, а также — насколько быстро из него испаряется вода. Испарение важно, так как оно требует больших затрат энергии. Часто, чтобы проверить, до какой температуры нагрелось блюдо или продукты в нем, используют пищевой термометр. Особенно удобно использовать его во время приготовления рыбы, мяса и птицы.
Продукты с высоким содержанием воды не достигают таких температур из-за высокой теплоемкости воды, поэтому и реакция Майяра в них не протекает.
Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в джоулях на килограмм на кельвин (Дж·кг⁻¹·К⁻¹). Объёмная теплоёмкость — количество теплоты, которое необходимо подвести к единице объёма вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин (Дж·м⁻³·К⁻¹). Молярная теплоёмкость — количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 молю вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на моль на кельвин (Дж/(моль·К)).
», то есть «…умножить на десять в степени…». Компьютерная экспоненциальная запись широко используется в научных, математических и инженерных расчетах.
com на YouTubeClimate Science Investigations South Florida
Перейти к основной области содержимого
Одним из уникальных свойств воды является ее высокая теплоемкость — самая высокая из всех жидкостей, кроме жидкого аммиака. Это свойство обусловлено водородной связью между молекулами воды. Следующее объяснение молекул воды поможет вам понять, почему в прибрежных районах обычно более умеренная температура.
Молекула воды состоит из одного атома кислорода (О), связанного с двумя атомами водорода (Н). «8+» относится к атомному номеру кислорода, который также является количеством протонов в ядре и количеством электронов на энергетических уровнях вне ядра. Для атома кислорода 2 электрона находятся на первом энергетическом уровне, а остальные 6 электронов находятся на следующем или втором энергетическом уровне. Водород имеет атомный номер 1, что означает, что водород имеет один протон в ядре и один электрон на самом низком энергетическом уровне вне ядра.
Второй энергетический уровень может содержать 8 электронов, поэтому каждый атом водорода делит свой 1 электрон с атомом кислорода, завершая второй энергетический уровень и образуя молекулу воды.
Связь между атомом кислорода и каждым атомом водорода известна как ковалентная связь, потому что они имеют общие электроны, образующие очень стабильную молекулу воды. Два атома водорода связаны с атомом кислорода под углом 105°. Эта геометрия молекулы воды приводит к тому, что ее концы изменяются положительно и отрицательно, что известно как полярность. Вода относится к полярной или диполярной молекуле. Большое ядро атома кислорода притягивает общие электроны, в результате чего эта сторона молекулы воды заряжается отрицательно, а сторона водорода — положительно. Эта полярность позволяет воде легко связываться с соседними молекулами воды. Водородная связь – это связь между двумя молекулами воды.
Вода представляет собой жидкость, а не газ (или водяной пар) при комнатной температуре из-за сильной водородной связи между молекулами воды.
(Эта прочная связь заставляет воду сопротивляться движению молекул и оставаться жидкой при комнатной температуре.) Это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии или тепла, чем для большинства других веществ. Удельная теплоемкость – это количество тепловой энергии, необходимое для повышения или понижения температуры 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия. Удельная теплоемкость жидкой воды составляет 1 калория на грамм на 1 градус С (кал/г/°С). Удельная теплоемкость воды больше, чем у сухой почвы, поэтому вода и поглощает, и отдает тепло медленнее, чем земля.
Вода также жидкая, что позволяет теплу смешиваться на большей глубине, чем на суше. Теплоемкость — это произведение удельной теплоемкости и массы (в г) материала. Океаны обладают большей теплоемкостью, чем суша, потому что удельная теплоемкость воды больше, чем у сухой почвы, и потому что перемешивание верхних слоев океана приводит к нагреванию гораздо большей массы воды, чем суши. Это приводит к тому, что участки суши нагреваются быстрее и до более высоких температур, а также быстрее остывают и до более низких температур по сравнению с океанами.
Высокая теплоемкость воды также объясняет, почему температура земли вблизи водоема более умеренная. Высокая теплоемкость воды удерживает ее температуру в относительно узком диапазоне, в результате чего близлежащие прибрежные районы также имеют узкий суточный и сезонный диапазон температур. Напротив, районы с аналогичными погодными условиями, расположенные дальше от побережья, как правило, имеют гораздо более широкий диапазон сезонных и дневных температур. Подводя итог, можно сказать, что большие водоемы имеют тенденцию снижать температуру близлежащих земель из-за высокой теплоемкости воды. Эта высокая теплоемкость является результатом как более высокой удельной теплоемкости воды, так и смешивания тепла на большей глубине над океанами.
Предыдущая страница
Следующая страница
AP Biology Help
Для многих простое упоминание предмета AP Biology вызывает в воображении образы сложных идей и концепций, для понимания которых могут потребоваться часы изучения.
Даже тем, кто преуспевает в науках, все равно придется потратить много времени на учебу, чтобы выучить все, что вы увидите на экзаменах в конце года. Высокие стандарты теста AP означают, что даже самые подготовленные испытуемые могут по понятным причинам найти это время года напряженным. К счастью, инструменты обучения для преподавателей университетов всегда готовы помочь. Нужны ли вам лучшие репетиторы биологии в Олбани, репетиторы биологии в Кливленде или лучшие репетиторы биологии в Хьюстоне, работа с профессионалом может вывести ваше обучение на новый уровень.
Учебные пособия университетских преподавателей тщательно разработаны и доступны по различным предметам. Все средства обучения разработаны с учетом ваших пожеланий и направлены на то, чтобы сделать подготовку к экзамену AP по биологии проще, чем вы ожидаете. Вы найдете практические тесты AP по биологии, карточки для запоминания, вопрос дня и «Учись по концепции» — интерактивную программу с примерами вопросов и пояснений.
В дополнение к справочному разделу AP Biology и репетиторству AP Biology вы также можете рассмотреть возможность прохождения некоторых из наших диагностических тестов AP Biology.
Хорошим местом для начала подготовки к экзамену AP по биологии является Learn by Concept, инструмент обучения, который включает всю информацию, которая вам понадобится для подготовки к экзамену в конце года. Учебный план полностью интерактивен и позволяет вам просмотреть многие типы вопросов и концепций, по которым вы в конечном итоге будете тестироваться.
Однако преимущества AP Biology Learn by Concept на этом не заканчиваются. Помимо чрезвычайно полезного агрегатора всей информации, по которой вы в конечном итоге будете тестироваться, Learn by Concept также синтезирует важные идеи в вопросы, что дает вам более четкое представление о том, как на самом деле будет выглядеть тест. Вы можете просмотреть каждую категорию и ответить на вопросы для себя. Это может дать вам ценную информацию о том, насколько хорошо вы знаете определенные темы.
Кроме того, к каждому ответу прилагается пояснение, поэтому, если вы ошибетесь в вопросе или если вам просто интересно увидеть логику ответа, у вас будет объяснение для каждой категории.
Являетесь ли вы студентом, который не знает, с чего именно начать свой обзор, или просто пытаетесь освежить свои знания по определенной концепции AP Biology, скорее всего, вы найдете нужную информацию в этом AP Learn by Concept. Учебный материал по биологии. Некоторые из наиболее популярных категорий включают:
— Биохимические концепции
— Клеточная биология
— ДНК, РНК и белки
— Эволюция и генетика
— Биология растений
— Системная физиология
— И многие другие.
Этот обзор теста AP Biology будет бесценен для тех из вас, кто хочет видеть всю необходимую информацию в одном месте, но также хочет видеть, какие вопросы могут быть заданы по темам на руку, а затем, как вы должны ответить на указанные вопросы. Репетиторы Varsity Tutors предлагают такие ресурсы, как практические тесты AP по биологии, помогающие в самостоятельном обучении, или вы можете подумать о репетиторах по биологии AP.