Yksi sekä fysiikassa että kemiassa käytetyistä perustekijöistä on spesifinen lämpö. Erityisesti veden ominaislämpö sitä vaaditaan erittäin lähes kaikissa kokeissa. Ensimmäinen asia on tietää, mikä ominaislämpö on, ja tietää, kuinka tärkeää on tietää tämä arvo vedessä.
Siksi aiomme omistaa tämän artikkelin kertomaan sinulle kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää veden ominaislämmöstä ja sen merkityksestä.
Mikä on ominaislämpö
Aineen lämpötilan nostamiseksi tarvitaan tietty määrä energiaa. Tämä energiamäärä on annettava lämmön muodossa. Tätä kutsutaan ominaislämmöksi. Toinen nimi, jolla se tunnetaan, on ominaislämpökapasiteetti. Tämän arvon avulla voimme selittää, miksi puulusikka voi lämmetä hitaammin ja progressiivisemmin kuin henkinen lusikka. Siinä selitetään myös syy siihen, miksi käytämme tiettyjä materiaaleja pystyäksemme rakentamaan joitain työkaluja ja ruokailuvälineitä annettavan käytön mukaan.
Tällä määritellään fysiikassa spesifinen lämpö energiamäärä, joka on siirrettävä aineen massayksikköön sen lämpötilan nostamiseksi yhdellä asteella. Veden ominaislämpöä käytetään melkein aina esimerkkinä. Toisin sanoen energiamäärä, joka tarvitaan veden lämmittämiseen yhden asteen lämpötilassa. Tiedämme, että jos 4182 joulea energiaa siirretään kilogrammaan vettä, joka on huoneenlämpötilassa, tuo vesimäärä nostaa sen lämpötilaa yhdellä asteella. Tästä voimme saada arvon, että veden ominaislämpö on 4182 joulea kilogrammaa ja astetta kohti.
Vesilämmön yksikköä
Tiedämme, että veden ominaislämpö voidaan ilmaista eri yksikköinä. Yleensä Energia-, massa- ja lämpötilayksiköt on heijastettava heijastamaan niitä kokonaisuudessaan. Yksikön kansainvälinen järjestelmä, jonka massa on joulea kilogrammassa, on massa ja kelvin on lämpötila. Muissa materiaaleissa tämä arvo on erilainen, koska veden ominaislämpöä käytetään pohjana tai viitearvona muille arvoille. Esimerkiksi teräksen ominaislämpö on 502 joulea kilogrammaa kohden ja kelvin. Tämä tarkoittaa, että 502 joulea energiaa tarvitaan kilogrammaan terästä, jotta sen lämpötila nousee yhdellä kelviinillä.
Toinen tapa ilmaista veden tai muun materiaalin ominaislämpö on muissa yksiköissä. Voit esimerkiksi asettaa kaloreita grammaa ja celsiusasteita kohti. Toistamme esimerkin teräksestä. Tällöin ominaislämpö olisi 0.12 kaloria / gramma ja celsiusasteet. Tämä tarkoittaa, että 0.12 kaloria energiaa tarvitaan lämmön muodossa lämpötilan nostamiseksi yhdellä asteella grammaa terästä.
Tärkeimmät ominaisuudet
Ennen kuin pääset täysin veden erityiseen lämpöön, on tiedettävä hyvin, mitkä ovat sen ominaisuudet. Se on voimakas fysikaalinen ominaisuus, joka ei riipu aineen määrästä. Tämä tarkoittaa, että riippumatta siitä, kuinka paljon ainetta meillä on, tarvitaan samaa energiaa lämpötilan nostamiseen. Toisaalta ominaislämpö voi vaihdella eri lämpötiloissa. Tämä tarkoittaa, että energiamäärä, joka meidän on siirrettävä voidaksemme nostaa lämpötilaa yhden asteen, ei ole sama kuin se, joka on siirrettävä huoneen lämpötilassa, joka on 100 astetta tai 0 astetta. Paras esimerkki tästä on veden ominaislämmön lämpötilariippuvuus. Näemme, että eri lämpötiloissa veden ominaislämpö vaihtelee.
Voimme sanoa, että aineilla on ominaisuus ja se se liittyy energian määrään, joka tarvitaan lämpötilan nostamiseen. Toinen veden merkittävimmistä ominaisuuksista on se, että sillä on korkea ominaislämpö. Tämä tarkoittaa, että veden lämpötilan nostamiseksi heidän on absorboitava paljon lämpöä massayksikköä kohti.
Veden ominaislämpö on erilainen riippuen siitä, pidetäänkö tilavuus vakiona vai paine vakiona. Nämä muuttujat asettavat myös muita arvoja näistä olosuhteista riippuen. Kun viitataan aineen tilavuuteen, viitataan isokoorinen ominaislämpö. Toisaalta, jos viitataan vakiopaineeseen, huomautamme, että isobaarinen ominaislämpö. Jos käymme käytännössä, tämä ero syntyy pääasiassa kaasujen eikä nesteiden kanssa työskenneltäessä.
Veden ominaislämmön merkitys
Tiedämme, että tavanomaisissa olosuhteissa kilogramma vettä tarvitsee 1 kilokaloria, jotta sen lämpötila nousee 1 ºC eli 1 kcal / ° C • kg, mikä vastaa 4184 J / (K • kg) kansainvälisessä järjestelmässä. Tiedämme, että tämä ominaislämpö on korkein kuin mikään muu yleinen aine. Jos laitamme altaan, jossa on vettä täydessä auringossa kesällä, se voi olla lämmin ja lämmin. Tästä huolimatta, se ei nosta lämpötilaa tarpeeksi keittämään tai keittämään munia siinä. Toisaalta, jos asetamme metallitangon, on todennäköistä, ettet voi ottaa sitä, koska sen lämpötila on niin korkea, että se palaa.
Veden ominaislämpö johtuu vetysidoksista, joista vesimolekyylit on valmistettu. Se on eräänlainen vuorovaikutus molekyylien välillä, joka on niin voimakasta, että on tarpeen antaa paljon energiaa, jotta ne saadaan värisemään ja nostamaan lämpötilaa. Vetysidokset ovat erittäin voimakkaita ja niiden liikkuminen vaatii energiaa. Siksi veden kiehuminen pitää toimittaa energiaa jatkuvasti.
Sen merkitys välittyy myös meteorologiassa. Se, että vedellä on niin suuri vuotuinen lämpökapasiteetti, on utelias tosiasia, ellei a tärkeä ominaisuus, joka auttaa säätä ja ilmastoa säätelemään yleensä. Saamme tämän korkean ominaislämmön, tiedämme, että suuret vesimuodostumat ovat vastuussa äärimmäisten lämpötilavaihtelujen säätelystä koko planeetalla. Jos ei, ilmastolla ei todennäköisesti ole samoja ominaisuuksia kuin nykyisin.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää veden ominaislämmöstä ja sen merkityksestä.