Un dels aspectes fonamentals utilitzats tant en física com en química és la calor específica. En concret, el calor específica de l'aigua és molt requerit en gairebé qualsevol tipus d'experiment. El primer de tot és conèixer què és la calor específica i fang conèixer la importància que té conèixer aquest valor a l'aigua.
Per això, dedicarem aquest article a explicar-tot el que cal saber sobre calor específica de l'aigua i la seva importància.
Què és la calor específica
Perquè una substància pugui augmentar la seva temperatura es necessita una certa quantitat energia. Aquesta quantitat d'energia s'ha de donar en forma de calor. És això el que es coneix com calor específica. Un altre dels noms pel que es coneix és la capacitat calorífica específica. És aquest valor el que fa que puguem explicar el per què una cullera de fusta es pot escalfar de forma més lenta i progressiva que una cullerada de mental. També explica la raó per la qual fem servir certs materials per poder construir algunes eines i estris segons l'ús que s'eleva a donar.
Amb això definim en física com calor específica la quantitat energia que s'ha de transferir a una unitat de massa de substància per augmentar la seva temperatura un grau. Gairebé sempre es posa d'exemple la calor específica de l'aigua. És a dir, la quantitat d'energia que es necessita per poder escalfar l'aigua un grau en la seva temperatura. Sabem que si es transfereix 4182 joules d'energia a un quilogram d'aigua que estigui a temperatura ambient, aquesta quantitat d'aigua pujar a un grau la seva temperatura. D'aquesta podem treure el valor que la calor específica de l'aigua equival a 4182 joules per quilogram i grau.
Unitats de la calor específica de l'aigua
Sabem que la calor específica de l'aigua es pot expressar en diferents unitats. normalment s'ha de reflectir les unitats d'energia, massa i temperatura per reflectir en total. El sistema internacional de la unitat tenim el joule per quilogram que és la massa i kelvin que és la temperatura. En altres materials aquest valor és diferent donat que s'utilitza la calor específica d'l'aigua com a base o referència per a la resta de valors. Per exemple, la calor específica de l'acer és de 502 joules per quilogram i kelvin. Això vol dir que perquè un quilogram d'acer pugui augmentar la seva temperatura en un kelvin es necessitaran 502 joules d'energia.
Una altra de les formes d'expressar la calor específica de l'aigua o un altre material és en altres unitats. Per exemple, es poden establir valors en calories per gram i graus Celsius. Tornem a repetir l'exemple de l'acer. En aquest cas, la calor específica seria de 0.12 calories per gram i graus Celsius. Això vol dir que, per poder augmentar la temperatura en un grau d'un gram d'acer es requereixen 0.12 calories d'energia en forma de calor.
característiques principals
Abans d'entrar de ple en la calor específica de l'aigua cal conèixer bé quines són les característiques de la mateixa. Es tracta d'una propietat física intensiva que no depèn de la quantitat de la substància. Això vol dir que, independentment de la quantitat de substància que tinguem es necessita la mateixa energia per augmentar la seva temperatura. D'altra banda, la calor específica pot arribar a variar a diferents temperatures. Això vol dir que, la quantitat energia que necessitarem transferir per poder pujar la temperatura un grau no és la mateixa la que cal transferir a temperatura ambient que faci 100 graus o 0 graus. El millor exemple per a això és la dependència de la temperatura de la calor específica de l'aigua. Veiem que a diferents temperatures de la calor específica de l'aigua varia.
Podem dir que es tracta d'una propietat que tenen les substàncies i que està relacionada amb la quantitat d'energia que es necessita per augmentar la seva temperatura. Una altra de les característiques més significatives que té l'aigua és que té una calor específica alt. Això vol dir que per poder augmentar la temperatura de l'aigua cal que absorbeixin molta calor per unitat de massa.
La calor específica de l'aigua és diferent segons es mantingui constant el volum o es mantingui constant la pressió. Aquestes variables també estableixen altres valors depenent d'aquestes condicions. Quan ens referim a l'volum de la substància fem referència a l' calor específica isocórico. D'altra banda, si fem referència a la pressió constant assenyalem que la calor específica isobàric. Si ens anem a la pràctica, aquesta diferència es realitza principalment quan es treballa amb gasos i no amb líquids.
Importància de la calor específica de l'aigua
Sabem que en condicions estàndard un quilogram d'aigua necessita 1 quilocaloria perquè la seva temperatura augmenti 1 ºC, és a dir, 1 kcal / ºC • kg, el que equival a 4184 J / (K • kg) en el sistema internacional. Sabem que aquesta calor específic és el més alt que qualsevol altra substància comú. Si posem un gibrell amb aigua a l'estiu ple sol es podrà escalfar i posar-se temperada. No obstant això, no arribarà augmentar la seva temperatura prou com per arribar a bullir o coure ous en ella. D'altra banda, si col·loquem una barra de metall és probable que no puguis agafar ja que la seva temperatura serà tan alta que cremarà.
La calor específica de l'aigua és degut als ponts d'hidrogen pels quals està compost les molècules d'aigua. Es tracta d'un tipus d'interacció entre molècules que és tan fort que fa necessari aportar molta energia per fer-les vibrar i que augmentin la seva temperatura. Els enllaços d'hidrogen són molt potents i es necessita d'energia per fer que es desplaci. Per això, mantenir l'aigua bullint requereix aportar energia de forma contínua.
La importància que té es transmet també en la meteorologia. El fet que l'aigua tingui aquesta capacitat calorífica alta anual són una dada curiosa sinó una propietat important que ajuda de forma notable a la regulació meteorològica i de l'clima en general. A l'tenir aquest alt calor específica sabem que les grans masses d'aigua s'encarreguen de regular les fluctuacions extremes de temperatures en tot el planeta. Si no és així, probablement el clima no tindria les mateixes característiques de la que coneixem avui dia.
Espero que amb aquesta informació puguin conèixer més sobre la calor específica de l'aigua i la seva importància.