¿Por qué el agua tiene una capacidad térmica tan alta?

El agua tiene una alta capacidad calorífica debido a su masa molar más baja ya que el calor específico es inversamente a la masa de la sustancia, en segundo lugar debido a su estrecho enlace de hidrógeno, tiene una alta capacidad calorífica en comparación con muchas, pero muchas sustancias tienen más que el agua.

Una de las razones por las que el agua tiene un calor específico muy alto es su baja masa molar. Dado que la capacidad calorífica específica se mide por unidad de masa, es significativo que simplemente haya más moléculas de agua en un gramo que moléculas de (por ejemplo) benceno. También es importante que el agua participe en interacciones relativamente fuertes de enlace de hidrógeno en la fase líquida, lo que hace que sea más costoso agregar energía cinética a las moléculas. La capacidad calorífica molar del agua es similar a otras sustancias que unen hidrógeno como el amoníaco líquido o el metanol.

Sí, todo tiene un calor específico.

El calor específico del agua es 4.187 KJ / kgK

Sin embargo, el calor específico del agua (líquido) es igual tanto para la presión constante como para el volumen constante, es decir, Cp = Cv en caso de agua (o cualquier sustancia incompresible)

Y sobre su pregunta de que el agua tiene un calor específico alto, primero debe decidir en qué contexto está preguntando.

Sí, el agua tiene un calor específico alto que el aire, pero más bajo que otras sustancias.

Para pocas aplicaciones, su calor específico es demasiado alto para quemar combustible para la producción perticular,

pero para otras pocas aplicaciones, es la sustancia más relevante que se utilizará.

Por lo tanto, cada vez que piense en lo alto o bajo de cualquier propiedad de cualquier sustancia, primero asegúrese de cuál es la condición en la que está tratando de calcular eso, en comparación con lo que está midiendo.

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Muchos saben que la razón del alto calor específico del agua es la unión de hidrógeno. En parte, está relacionado con eso: al calentar el agua, se “gasta” algo de calor en aflojar los enlaces de hidrógeno en lugar de aumentar la energía cinética del agua. El argumento es válido, y no he visto a nadie que presente evidencia de que esté equivocado, pero otra razón, que fue la que dio la hiperfísica, se basa en el movimiento del agua.

Expandir el tema no es necesario, y se agregará a la confusión. En resumen, la molécula de agua es no lineal. ¡Esto dará como resultado tres grados de libertad de rotación que le permiten tener muchísimos movimientos de rotación! (Más tipos de movimientos son la causa de una bonificación adicional al calor específico)

¿Alto en comparación con qué? Muchas cosas tienen mayor capacidad calorífica que el agua.

Editar : Ok, no muchos . Depende bastante de si quieres decir por masa, por volumen o por mol. Ver capacidad calorífica. Solo estoy adivinando aquí, pero sospecho que tiene que ver con el alto grado de coordinación local entre las moléculas de agua que está presente incluso muy por encima del punto de congelación. Piense en pequeños bloques de hielo, y el hielo tiene una enorme entropía “extra” debido a la ambigüedad entre los enlaces de hidrógeno y los enlaces covalentes.

Sí lo tiene. Piense que cerca de Inglaterra, por ejemplo, el clima no está constantemente a temperaturas extremas. Eso es por el agua cerca de él. Drena el calor (durante el verano) y también emana calor (durante el invierno). Por ejemplo, cuando en el medio de Europa (en mi país) hay unos 21 grados centígrados, en Oxford, Inglaterra, hay 11 grados, o un máximo de 14.

Esto también se aplica al entorno de los edificios en proceso de construcción. Están hechos de cemento lleno de agua, y debido a esto, los alrededores son muy fríos (verás a mediados del verano en una región con trabajadores en lo alto del cielo trabajando en nuevos edificios). El agua drena el calor.

Entonces, c es muy grande para el agua. Alrededor de 4180 J / kg * K

Porque sus moléculas están unidas por una red de interacciones electrostáticas llamadas “enlaces de hidrógeno” que son bastante fuertes.

Se requiere mucha energía para debilitar esas interacciones y dejar que las moléculas de agua se muevan más libremente.

Significa que tiene que agregar una gran cantidad de energía térmica para aumentar su temperatura en un número determinado de grados, en comparación con las sustancias con una capacidad calorífica específica más baja.

Mirar sus unidades nos ayuda a determinar esto: J / kg. K (energía por masa por unidad de temperatura)