A. 比熱(Specific heat)または熱容量(Heat capacity)
比熱: 1gの物質の温度を1 ℃上げるに必要な熱量 (cal/g)
熱容量:1molの物質の温度を1 ℃上げるに必要な熱量 (cal/mol)
熱容量 = 比熱x分子量
・比熱/熱容量の大きな物質ほど温まりにくく冷めにくい。
Q: 地球上の最高気温、最低気温は?
Q: 海水の最高、最低温度は?
Q: 地球の平均気温・緯度による違いは?
比熱 熱伝導率 (ワット/cm・s・deg)
海水 0.94 1400
陸地(砂) 0.23 780
空気 0.24 57
水 1.00 1430
熱伝導率:物質内 での熱の伝わりやすさ(速さ)
物質内 で1cm離れたところの温度が1 ℃上がる速さ(熱量/時間)
(ワット/s・cm・deg)、 但し、1ワット=109cal
B. 密度
密度:物質1cm3(単位体積)あたりの重さ(g/cm3)
比重:同じ定義(無単位)
その逆数(単位重量あたりの体積)・比容積(cm3/g)またはモル容積(cm3/mol)もよく使われる。
【例】水の密度は1 g/cm3, 比容積は1 cm3/g, モル容積は18 cm3/mol
温度による物質の密度変化:一般に温度が高くなればなるほど密度が小さくなる。
(分子間のすき間が大きくなる)
水の場合は、0 - 4 ℃では逆の傾向を示す。なぜ?
4 ℃で密度が最大(1 g/cm3)となり、それよりも高温では通常の物質と同様に密度が小さくなる。
Q・この異常性は地球環境にどのような影響を与えるか?
氷の密度 = 0.92 g/cm3 なぜ?(一般に固体の方が液体の密度よりも大きい)
氷は水に浮く。通常の物質ではこのような事はない。
Q・この異常性は地球環境や人間生活にどのような影響を与えるか?
C. 蒸発熱(Heat of vaporization)
液体 ← → 気体
蒸発熱:1gの液体を完全に気体に変えるに必要な熱量 (cal/g)
分子間力をふり切って自由に運動するためのエネルギーと考えることもできる。
水の蒸発熱 = 540 cal/g or 9720 cal/mol
・蒸発熱が大きいほど蒸発しにくい = 蒸発の際に多くの熱をうばう。逆に、気体が液体になる時に大きな熱量を放出する。
・蒸発熱が大きいな物質ほど分子間力(凝集力)が大きい。
・蒸発熱が大きいな物質ほど沸点(bp)が高い。沸点は分子間力の大きさを示す尺度。
D. 融解熱(Heat of fusion)
固体 ← → 液体
融解熱:1gの固体を完全に液体に変えるために必要な熱量 (cal/g)
融けにくい = 固体状態における分子間力が大きい → 融点(mp)が高い
氷の 融解熱 =80 cal/g or 1440 cal/mol
1gの氷を1gの水に変えるために必要な熱量
氷ほど大きな融解熱をもつ物質は少ない = 氷は優れた冷却剤
【比 較】
a. 水(H2O)と水の仲間 (H2X, X= S, Se, Te)と比較する。
b. 水(H2O)と水の類縁化合物 (CH4, BH3, NH3, H2S, HCl)のbpを比較する。
H2O
CH4
BH3
NH3
H2S
HCl
水
メタン
ボラン
アンモニア
硫化水素
塩化水素
分子量
18
16
14
17
34
36.5
沸点 bp (℃)
100
-162
-92.5
-33
-60
-84
Water is abnormal indeed !
なぜか? Why? どうして?
Q・この異常性は地球環境や人間生活にどのような影響を与えるか?