Jedan od temeljnih aspekata koji se koriste i u fizici i u kemiji je specifična toplina. Konkretno, specifična toplina vode vrlo je potreban u gotovo svim vrstama eksperimenata. Prvo što treba učiniti je znati što je specifična toplina i znati važnost poznavanja ove vrijednosti u vodi.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali sve što trebate znati o specifičnoj toplini vode i njenoj važnosti.
Što je specifična toplina
Da bi tvar povećala temperaturu, potrebna je određena količina energije. Ova količina energije mora se dati u obliku topline. To je ono što je poznato kao specifična toplina. Drugi naziv pod kojim je poznat je specifični toplinski kapacitet. Upravo ta vrijednost omogućuje nam objašnjenje zašto se drvena žlica može zagrijavati sporije i progresivnije od mentalne žlice. Također objašnjava razlog zašto koristimo određene materijale da bismo mogli izraditi neke alate i posuđe u skladu s namjenom koja se daje.
Ovim u fizici definiramo specifičnu toplinu količina energije koja se mora prenijeti u jedinicu mase tvari da bi joj se temperatura povećala za jedan stupanj. Gotovo uvijek se kao primjer koristi specifična toplina vode. Odnosno, količina energije koja je potrebna da bi se voda mogla zagrijati za jedan stupanj temperature. Znamo da će, ako se 4182 džula energije prenese na kilogram vode sobne temperature, ta količina vode povisiti temperaturu za jedan stupanj. Iz toga možemo dobiti vrijednost da je specifična toplina vode jednaka 4182 džula po kilogramu i stupnju.
Jedinice specifične topline vode
Znamo da se specifična toplina vode može izraziti u različitim jedinicama. Obično Jedinice energije, mase i temperature moraju se odraziti da bi se u potpunosti odrazile. Međunarodni sustav jedinice imamo džul po kilogramu koji je masa i kelvin koja je temperatura. U ostalim materijalima ta je vrijednost različita jer se specifična toplina vode koristi kao baza ili referenca za ostale vrijednosti. Na primjer, specifična toplina čelika je 502 džula po kilogramu i kelvina. To znači da će za kilogram čelika biti potrebno 502 džula energije da se temperatura poveća za jedan kelvin.
Drugi način izražavanja specifične topline vode ili drugog materijala je u drugim jedinicama. Na primjer, možete postaviti kalorije po gramu i Celzijevim stupnjevima. Ponavljamo primjer čelika. U ovom slučaju, specifična toplina bila bi 0.12 kalorija po gramu i Celzijevim stupnjevima. To znači da je potrebno 0.12 kalorija energije u obliku topline kako bi se temperatura povećala za jedan stupanj grama čelika.
Glavne osobine
Prije nego što u potpunosti uđete u specifičnu toplinu vode, potrebno je dobro znati koje su njegove karakteristike. To je intenzivno fizičko svojstvo koje ne ovisi o količini tvari. To znači da je, bez obzira na količinu tvari koju imamo, potrebna ista energija da bi se povećala njezina temperatura. S druge strane, specifična toplina može varirati pri različitim temperaturama. To znači da količina energije koju ćemo trebati prenijeti da bismo mogli povisiti temperaturu za jedan stupanj nije ista koja se mora prenijeti na sobnoj temperaturi koja je 100 stupnjeva ili 0 stupnjeva. Najbolji primjer za to je temperaturna ovisnost specifične topline vode. Vidimo da pri različitim temperaturama specifična toplina vode varira.
Možemo reći da je to svojstvo koje tvari imaju i to povezano je s količinom energije koja je potrebna da bi se povećala temperatura. Još jedna od najznačajnijih karakteristika koje voda ima je da ima visoku specifičnu toplinu. To znači da za povećanje temperature vode trebaju apsorbirati puno topline po jedinici mase.
Specifična toplina vode razlikuje se ovisno o tome održava li se volumen konstantnim ili se održava konstantan tlak. Ove varijable također postavljaju druge vrijednosti ovisno o tim uvjetima. Kada se referiramo na volumen tvari, mislimo na izohorna specifična toplina. S druge strane, ako se referiramo na stalni tlak, ističemo da je izobarska specifična toplina. Ako krenemo vježbati, ta se razlika uglavnom događa kada se radi s plinovima, a ne s tekućinama.
Važnost specifične topline vode
Znamo da u standardnim uvjetima kilogram vode treba 1 kilokaloriju da bi mu temperatura porasla za 1 ºC, odnosno 1 kcal / ° C • kg, što je ekvivalentno 4184 J / (K • kg) u međunarodnom sustavu. Znamo da je ta specifična toplina najveća od bilo koje druge uobičajene tvari. Ako lavor stavimo ljeti s vodom na puno sunce, može se zagrijati i ugrijati. Međutim, neće povećati temperaturu dovoljno da u njoj prokuha ili skuha jaja. S druge strane, ako postavimo metalnu šipku, vjerojatno je nećete moći uzeti, jer će joj temperatura biti toliko visoka da će izgorjeti.
Specifična toplina vode nastaje zbog vodikovih veza od kojih su molekule vode izgrađene. To je vrsta interakcije između molekula koja je toliko jaka da je potrebno osigurati puno energije kako bi one titrale i povećale temperaturu. Vodikove veze vrlo su moćne i potrebna mu je energija da se pokrene. Stoga, održavanje vode koja ključa zahtijeva neprekidno opskrbu energijom.
Značaj koji ima prenosi se i u meteorologiji. Činjenica da voda ima ovaj visoki godišnji toplinski kapacitet znatiželjna je činjenica ako ne i važno svojstvo koje osobito pomaže u regulaciji vremena i klime općenito. Imajući ovu visoku specifičnu toplinu, znamo da su velike vodene površine odgovorne za regulaciju ekstremnih kolebanja temperature na cijelom planetu. Da nije, klima vjerojatno ne bi imala iste karakteristike kao danas poznata.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o specifičnoj toplini vode i njenoj važnosti.