Температура некоторой массы воды повышается на t=1 C.на сколько увеличивается энергия одной молекулы воды?

Чтобы определить, на сколько увеличивается энергия одной молекулы воды при повышении температуры на 1°C, можно воспользоваться понятием теплоемкости и связать это с количеством тепла, которое получает масса воды при изменении температуры. Рассмотрим поэтапно, как это можно рассчитать.

Шаг 1: Определение количества теплоты, полученной массой воды

Для воды удельная теплоемкость $c$ составляет примерно $4.18 \, \text{Дж/(г °C)}$. Это означает, что для повышения температуры 1 грамма воды на 1°C требуется 4.18 Дж энергии. Пусть у нас есть масса воды $m$ (в граммах), тогда количество теплоты $Q$, необходимое для повышения температуры воды на 1°C, можно вычислить как:

Так как температура увеличивается на $t = 1 \, \text{°C}$, то:

Шаг 2: Преобразование массы воды в количество молекул

Чтобы перейти к энергии, полученной одной молекулой воды, нужно знать, сколько молекул содержится в данной массе воды. Для этого используем следующую информацию:

1. Молярная масса воды $M$ составляет приблизительно 18 г/моль.
2. Число Авогадро $N_A$, которое показывает количество молекул в 1 моле вещества, равно примерно $6.022 \times 10^{23}$ молекул/моль.

Число молекул в массе $m$ граммов воды можно найти по формуле:

Шаг 3: Расчет энергии, приходящейся на одну молекулу

Теперь, когда известно количество теплоты $Q$, полученное всей массой воды, и количество молекул $N$ в этой массе, можно найти количество энергии, приходящееся на одну молекулу, просто разделив общее количество теплоты на число молекул:

Подставим значения:

При расчетах получается, что:

Итог

Энергия, на которую увеличивается энергия одной молекулы воды при повышении температуры на 1°C, составляет приблизительно $1.25 \times 10^{-21} \, \text{Дж}$. Этот результат позволяет оценить, какое количество энергии получает каждая молекула воды при небольшом изменении температуры.