比熱の差の要因は何ですか？

質問

・まずmol比熱というのは一定の個数の分子当りの比熱ということですか？一定数個の分子1mol分で16グラムとかそういう認識で大丈夫でしょうか。比熱が1というのは1グラムの水に1calということだと思いますが、一般的にmol/グラム/カロリー/ジュール何を組み合わせればいいですか。

・加熱する熱エネルギーは純粋に物質の温度になるわけではないのが比熱のポイントと聞いたのですが、物質の温度にかかるエネルギーと、分子間の結合にかかるエネルギーという認識で大丈夫でしょうか。
分子間に溜められるエネルギーはどんなものでしょうか。熱で無いならその形態とはどういうものでしょうか。

・液体や気体など状態でmol比熱は変化すると聞いたのですが、結合力とどういう関わりがあるのでしょうか。
エネルギーが温度以外にも変換するという物質の状態別で式はありますか。

・結合力や結合間に溜められるエネルギーとはつまりなどういうことなのですか。
その差が生じる理由はなんですか。
その結合と熱膨張はどう関係しますか。

・水の比熱が他の様々な物質と比べて高いという特徴的理由を教えてください。

・分子の形（串団子状やテトラポット形のような）は比熱とどう関係しますか。

・電子の個数や励起やイオン化等と比熱は関係ありますか。

・１つの分子だけ存在しそこに熱を加えた場合の比熱という考えはナンセンスですか。

・比熱の差の要因は何ですか。

断片的すぎて都合上箇条書きにしてしまいました。長々とお手数おかけします。文系で化学の知識は余り無いのですがどうかお手柔らかにお願いしますm(_ _)

回答No.3

ht1914 · ベストアンサー

比熱は加えた熱が温度上昇にどれくらい使われているかを表しています。使われる場面が多くあれば同じ温度を上げるのにたくさんの熱が必要です。

＞・加熱する熱エネルギーは純粋に物質の温度になるわけではないのが比熱のポイントと聞いたのですが、

どういう場面でのことかが不明ですね。簡単な例を２つ出します。（１）状態変化では熱を加えているのに温度は上がりません。加えた熱が全て温度上昇以外のところに使われています。ふつう状態変化の温度の両側では比熱の値が不連続で変化します。（２）気体の場合、圧力を一定にして加熱するか、体積を一定にして加熱するかで比熱が異なります。体積が変わる場合は外部に対して膨張による仕事をしますからその分余分に熱を必要とします。定圧モル比熱＝定積モル比熱＋Ｒとなります。（Ｒは気体定数）

理想気体の考え方が当てはまる場合の定積モル比熱は、単元子気体で３Ｒ／２，２原子分子では５Ｒ／２です。３とか５は可能な運動の方向を表しています。自由度といいます。原子１つの場合、３方向の運動が可能だということです。加えた熱がその３つの方向の運動に配分されて行くことになります。（エネルギー等配分の法則）２原子分子の場合、３方向の運動と回転が２方向です。伸縮振動は起こらないとしていますが温度が高くなれば起こりますから比熱は大きくなってきます。気体はまわりの分子と無関係に運動しているとしていますが液体とか固体では違います。まわりからの力の働いている中での運動になりますから余分な熱が必要になってきます。

分子の形は近くに別の分子がある場合には問題になってきます。でも気体であれば問題になりません。その温度でエネルギーが配分される自由度がいくつあるかで決まります。

金属は比熱が小さいように見えます。元素によって値が大きく変わるようにも見えます。例えばＡｌは０，９１Ｊ／ｇ・Ｋ、Ｆｅでは０．４５Ｊ／ｇ・Ｋです。でもモルあたりで考えると（数を同じにして考えると）違いはありません。原子一つの質量が違うので差が大きく見えるのです。Ａｌの原子量は２７、鉄の原子量は５６です。２倍あった比熱の差は無くなってしまいます。原子一つあたり必要な熱量はほとんど同じということになります。結晶構造が同じであれば原子の種類によらず比熱は同じであるという関係が成り立ちます。（Ｄｕｌｏｎｇ－Ｐｅｔｉｔの法則）

回答No.2

tetsumyi

No.1を少し訂正します。
水素結合は分子間力で融解熱や気化熱が大きい理由です。
水素結合→共有結合　です。

お礼

ありがとうございます。
少し判った気がします。

回答No.1

tetsumyi

水の比熱が大きい理由はその分子構造（水素結合）にあると考えられています。
非対称の構造のために、分子内の原子が多くの方向の振動と回転をすることができるために
軽い分子でありながら多くの運動エネルギーを溜め込むことことができます。
これをマクロで見ると比熱が大きいことになります。
http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q50.html