比熱を決めるものは何？

質問

水の比熱が１でしたよね・・？

1　水より大きい比熱の物質ってどんなものがありますか。

2　比熱ってどんな仕組みで決まるのですか教えてください。
　　数式ではなく、文科系にも解る範囲で説明お願い致します。

回答No.3

el156 · ベストアンサー

No.2です。
水は「分子が軽い」というのが一番大きな理由だと思います。
水の分子は水素2個と酸素1個だけでできています。水素は最も軽い原子ですし、酸素原子も軽い方です。分子一個がこんなに軽い液体は他には無いのではないかと思います。アルコールや油は体積あたりでは水より軽いので水に浮きますが、分子1個の中には炭素、水素、酸素など一杯詰まっているので分子1個は重いです。比熱は1g当たりの量です。分子が軽ければそれだけ1gの中に分子が沢山あることになります。エネルギーは沢山の分子に分配されるのでなかなか温度が上がらず比熱は大きいということになります。分配には「分子の動く方向の種類」も関係しますがこちらは難しいので私も人に説明できる程にはわかっていません。

水より軽い分子は、たぶん全部気体ではないかと思います。水は水素が酸素にくっつく場所で手が曲がっていて角度がついていますから、分子と分子の間に電気の力が働くので沸点が高く、分子量が小さい割には低い温度で液体でいることができます。
そう思って周期律表の一番上の段の軽そうな原子を眺めてみました。酸素より左側にある(軽い)元素で水素とくっついて分子を作るのは、炭素と窒素です。炭素と水素がくっつくとメタン(CH4)ですが、メタンは4つの水素がピラミット型に配置され対称に炭素にくっつくので極性が無く、分子間に電気の力が働きません。だから普通の温度では気体です。次の候補の窒素が水素とくっつくとアンモニア(NH3)です。アンモニアは3つの水素のくっつき方が非対称なので水と同様に極性を持ちますが残念ながら常温では未だ気体です。でもアンモニアは-33.3℃で液体になるようです。液体になったアンモニアの比熱を調べてみたら、1.14cal/g℃でした。水の分子より少しだけ軽い分、比熱が大きいようです。最初に紹介した水素とヘリウムは極性が無く軽いので当然気体ですが、分子が極端に軽いので気体でも液体の水より比熱が大きいのだと思います。

身近にあるのに何故？という問いに対しては、水は一番単純な液体だから身近に沢山あって、一番単純な液体だから分子が軽い、という答えではどうでしょうか。

回答No.2

el156

NO.1です。補足します。水蒸気の比熱は水の半分くらいです。むしろ液体の方が気体より比熱が大きいそうです。でも液体で水より比熱の大きいものを知りません。水素とヘリウムは気体でも分子一個が非常に軽いから比熱(cal/g℃)が大きいのだと思います。

補足

ありがとうございます

水の比熱が一番大きい理由がいまひとつ解りません。

身近にある水がなぜって思うのです。

水の分子は統一した方向（この意味もよく解りませんが）に運動し難いのでしょうか

回答No.1

el156

比熱は1gのものの温度を1℃上げるときに必要なエネルギーです。温度は分子の運動の激しさのようなものです。
1gの中に沢山の分子があって、かつ一つ一つの分子の動く方向の種類が沢山あるとき、エネルギーは一つ一つの分子の一つ一つの動きの方向に分配されるので、エネルギーを与えても薄まってしまい、なかなか運動が激しくなりません。即ちエネルギーを与えてもなかなか温度が上がりません。これが「比熱が大きい」の意味です。水の分子は軽いので水1gには沢山の分子があるから比熱が大きいです。水よりも比熱が大きい物というと、水素かヘリウムくらいしか思い浮かびません。

お礼

水素かヘリウムくらい・・・

ということは固体より気体の方が比熱が大きい？
疑問に答えて頂きありがとうございました。

若しかすると液体水素は温度が下がり難い・・湯たんぽの替わりに水素たんぽ・・！！