Наивысшую теплотворную способность имеет водород, поэтому чем выше массовая доля водорода и чем меньше "балластных веществ" (кислород, азот), тем выше теплотворная способность. Самая большая массовая доля водорода у метана (природного газа - СН4), она составляет 25%. Поэтому из органических веществ именно метан дает наибольший выход тепловой энергии на единицу массы.
Чтобы ускорить растворение твердого вещества в данном растворителе (предполагается, что вещество в нем растворяется) можно применить два способа - по отдельности или вместе. Один способ - это растворение не куска твердого вещества, а его порошка. Увеличение поверхности контакта твердого вещества и раствора сильно ускоряет процесс растворения. Особенно если раствор интенсивно перемешивать - вплоть до получения насыщенного раствора. Второй способ - это повышение температуры. Этот способ не универсален. Во-первых, растворимость некоторых веществ очень слабо зависит от температуры (например, поваренная соль в воде). Во-вторых, есть ограничения для повышения температуры - это кипение растворителя и возможное разложение вещества в горячем растворе. Но в любом случае в горячем растворителе растворение пойдет заведомо быстрее, чем в холодном.
В классической механике свойства волны описываются только относительно пространства в конкретный момент времени (t=const), т.е. в системе координат (как синусоида), поскольку она распространяется в НЕОДНОРОДНОЙ среде, имеющую разную плотность. И масса этой "плотности" тут не играет значения. Так, частота волны f=V/L, где L - длина волны, V - ее фазовая скорость. В свою очередь длина волны L = VT, где T - период колебаний волны. Отсюда видим, что частота механической волны не зависит от размера частиц, составляющих массу среды, в которой распространяется эта волна.
В квантовой же физике частица создаёт волну, а значит частота волны (де Бройля) связана с энергией этой частицы. В свою очередь энергия связана с массой частицы. Тогда частота такой волны ν=E/h, где h - постоянная Планка и E=mc2, где m - масса частицы.
Это ядра тяжёлых элементов (с атомным номером больше 2, то есть литий и дальше) как компоненты космических лучей. Само обозначение - это сокращение от слов high atomic number (Z) and energy (большой атомный номер и высокая энергия). Считается, что основной поставщик таких частиц - взрывы Сверхновых, хотя незначительный вклад в общее количество массивных частиц в составе галактических космических лучей дают и обычные звёзды. Однако энергия тяжёлых частиц от обычных звёзд куда меньше той, что получается при взрывах Сверхновых.
В предложенных ограничениях - температура 0 градусов по Цельсию (273 К), самым лёгким веществом, точнее - веществом с минимальной плотностью, является литий. Его плотность 0,534 грамма на куб. см, почти вдвое легче воды.
Есть, правда, материалы с ещё меньшим объёмным весом (арогели или даже банальная пробка), но это именно материалы, а не вещества.
