Номер 3, страница 61, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 15. Удельная теплоёмкость. Расчёт количества теплоты. Вопросы и задания - номер 3, страница 61.

Условие.

3. Зависит ли удельная теплоёмкость от агрегатного состояния вещества?

Решение.

Да, удельная теплоёмкость вещества существенно зависит от его агрегатного состояния (твёрдого, жидкого или газообразного). Удельная теплоёмкость, обозначаемая буквой $\text{c}$, — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты $\text{Q}$ необходимо сообщить веществу массой $\text{m}$ для его нагревания на $ΔT$ градусов. Формула для её нахождения: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}$.

Причина этой зависимости кроется в различиях внутреннего строения вещества и характера теплового движения его частиц в разных агрегатных состояниях. При подводе тепла энергия расходуется на увеличение внутренней энергии тела. Внутренняя энергия, в свою очередь, состоит из кинетической энергии хаотичного движения частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

В твёрдом состоянии частицы (атомы, молекулы) совершают колебательные движения около определённых положений равновесия (узлов кристаллической решётки). Подводимая теплота в основном увеличивает кинетическую энергию этих колебаний, что и проявляется как повышение температуры.

В жидком состоянии частицы также колеблются, но при этом могут перемещаться друг относительно друга. Поэтому подводимая энергия расходуется не только на увеличение кинетической энергии частиц, но и на работу против сил межмолекулярного притяжения, что увеличивает их потенциальную энергию. Это часто требует больших затрат энергии для нагрева на один градус по сравнению с твёрдым телом.

В газообразном состоянии частицы находятся далеко друг от друга, и силами взаимодействия между ними можно пренебречь. Вся подводимая теплота идёт на увеличение кинетической энергии поступательного, а для многоатомных молекул — ещё и вращательного и колебательного движения.

Классическим примером, иллюстрирующим эту зависимость, является вода. Удельная теплоёмкость льда (твёрдое состояние) составляет примерно $2100$ $Дж/(кг \cdot К)$. Удельная теплоёмкость жидкой воды аномально высока и равна примерно $4200$ $Дж/(кг \cdot К)$. Удельная теплоёмкость водяного пара (газообразное состояние) снова уменьшается и составляет около $2000$ $Дж/(кг \cdot К)$ (при постоянном давлении). Столь высокое значение для жидкой воды объясняется наличием прочных водородных связей между её молекулами, на частичное разрушение которых при нагревании тратится значительная часть подводимой энергии.

Ответ: Да, удельная теплоёмкость вещества зависит от его агрегатного состояния. Это связано с тем, что при переходе из одного состояния в другое меняется внутренняя структура вещества, характер движения его частиц и силы взаимодействия между ними, из-за чего для изменения температуры на одну и ту же величину требуется разное количество теплоты.