Номер 3, страница 30 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Почему разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость?

3. Почему разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость?

Удельная теплоёмкость — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты $Q$ необходимо сообщить единице массы вещества $m$, чтобы нагреть его на единицу температуры $\Delta T$. Она определяется по формуле:

$c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}$

Разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость из-за различий в их внутреннем строении на микроскопическом уровне. Когда вещество поглощает тепло, его внутренняя энергия увеличивается. Эта энергия распределяется между кинетической энергией движения частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергией их взаимодействия. Различия в удельной теплоёмкости обусловлены следующими основными факторами:

1. Масса и сложность частиц. Вещества состоят из разных атомов и молекул, которые имеют разную массу и строение. Чем сложнее молекула (т.е. чем из большего числа атомов она состоит), тем больше у неё «степеней свободы» — способов запасать энергию. Энергия может идти не только на поступательное движение, которое и определяет температуру, но и на вращательное и колебательное движение атомов внутри молекулы. Поэтому вещества со сложными молекулами (например, вода) требуют больше энергии для нагрева, чем вещества с простыми частицами (например, металлы), и их удельная теплоёмкость выше.

2. Силы межмолекулярного (межатомного) взаимодействия. Частицы в веществе связаны между собой. Часть подводимой теплоты расходуется на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, то есть на преодоление этих сил связи при тепловом расширении. В веществах с сильными межмолекулярными связями (например, водородными связями в воде) на это уходит значительная доля энергии, что также повышает их удельную теплоёмкость.

3. Агрегатное состояние вещества. Удельная теплоёмкость одного и того же вещества зависит от его фазы (твёрдое тело, жидкость, газ), так как в разных состояниях структура вещества, характер движения и взаимодействия частиц различны. Например, удельная теплоёмкость воды (~4200 Дж/(кг·К)) почти в два раза выше, чем у льда (~2100 Дж/(кг·К)).

Таким образом, уникальное сочетание массы частиц, сложности их строения и сил взаимодействия между ними для каждого конкретного вещества и определяет его уникальное значение удельной теплоёмкости.

Ответ: Разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость, потому что они состоят из разных атомов и молекул, которые отличаются массой, сложностью строения (количеством атомов в молекуле) и силами взаимодействия друг с другом. Эти микроскопические различия определяют, сколько энергии требуется для увеличения температуры вещества.

4. Почему различна удельная теплоёмкость?

Этот вопрос является, по сути, повторением предыдущего. Удельная теплоёмкость веществ различна из-за фундаментальных отличий в их внутреннем строении на атомно-молекулярном уровне.

Ключевые причины различий — это разное строение и масса частиц вещества (атомов и молекул), а также разные силы взаимодействия между этими частицами.

Более лёгкие и сложные молекулы, а также более сильные межмолекулярные связи приводят к тому, что для нагрева вещества требуется больше энергии. Так как у каждого вещества эти характеристики уникальны, их удельные теплоёмкости также различны.

Ответ: Удельная теплоёмкость различна для разных веществ из-за отличий в их атомно-молекулярном строении, а именно: в массе и сложности составляющих их частиц (атомов и молекул) и в силах взаимодействия между этими частицами.