Номер 2, страница 30 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Какова единица удельной теплоёмкости вещества?

1. Удельная теплоёмкость вещества — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты ($Q$) необходимо сообщить единице массы ($m$) вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры ($\Delta T$). Она является фундаментальной тепловой характеристикой вещества и показывает его способность накапливать внутреннюю энергию.

Математически удельная теплоёмкость $c$ выражается формулой: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}$

Например, если удельная теплоёмкость воды равна приблизительно 4200 $Дж/(кг \cdot °C)$, это означает, что для нагревания 1 кг воды на 1 °C требуется сообщить ей 4200 Дж тепловой энергии.

Ответ: Удельная теплоёмкость — это физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой 1 кг для изменения его температуры на 1 °C (или 1 K).

2. Единица измерения удельной теплоёмкости выводится из её определяющей формулы $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}$. В Международной системе единиц (СИ) приняты следующие единицы для величин в этой формуле: - количество теплоты $Q$ измеряется в джоулях (Дж); - масса $m$ измеряется в килограммах (кг); - изменение температуры $\Delta T$ измеряется в кельвинах (К).

Следовательно, основной единицей удельной теплоёмкости в СИ является джоуль на килограмм-кельвин, что записывается как $Дж/(кг \cdot К)$ или $Дж \cdot кг^{-1} \cdot К^{-1}$.

Поскольку изменение температуры на 1 кельвин численно равно изменению температуры на 1 градус Цельсия ($\Delta T(K) = \Delta T(°C)$), на практике также широко используется равная ей по значению единица джоуль на килограмм-градус Цельсия ($Дж/(кг \cdot °C)$).

Ответ: Единица удельной теплоёмкости вещества в СИ — джоуль на килограмм-кельвин ($Дж/(кг \cdot К)$).

3. Разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость из-за различий в их внутреннем строении на микроскопическом уровне. Когда вещество поглощает теплоту, его внутренняя энергия увеличивается. Эта энергия распределяется по-разному в зависимости от строения вещества.

Первый ключевой фактор — это строение молекул и число степеней свободы. Подводимая энергия расходуется на увеличение кинетической энергии частиц (атомов, молекул). Частицы могут двигаться поступательно, вращаться и совершать колебания. Эти виды движения называют степенями свободы. Чем сложнее молекула (чем больше в ней атомов), тем больше у неё степеней свободы (особенно вращательных и колебательных). Чтобы повысить температуру, которая напрямую связана лишь со средней кинетической энергией поступательного движения, нужно передать энергию всем степеням свободы. Поэтому вещества со сложными молекулами (например, вода) требуют больше энергии для нагрева и имеют более высокую удельную теплоёмкость по сравнению с веществами с простыми частицами (например, одноатомные газы или металлы).

Второй фактор — это силы межмолекулярного (межатомного) взаимодействия. В жидкостях и твёрдых телах значительная часть подводимой теплоты идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, то есть на работу против сил, удерживающих частицы вместе. Чем сильнее эти силы, тем больше энергии требуется на их ослабление при нагревании. Например, аномально высокая удельная теплоёмкость воды во многом объясняется наличием сильных водородных связей между её молекулами, на преодоление которых уходит большая часть подводимой энергии.

Таким образом, уникальное для каждого вещества сочетание массы частиц, сложности их строения и сил взаимодействия между ними определяет его удельную теплоёмкость.

Ответ: Разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость из-за различий в массе составляющих их частиц (атомов, молекул), сложности строения молекул (количества степеней свободы) и сил взаимодействия между частицами.