Uno degli aspetti fondamentali utilizzati sia in fisica che in chimica è il calore specifico. In particolare, il calore specifico dell'acqua è altamente richiesto in quasi tutti i tipi di esperimenti. La prima cosa da fare è sapere cos'è il calore specifico e conoscere l'importanza di conoscere questo valore nell'acqua.
Pertanto, dedicheremo questo articolo a dirti tutto ciò che devi sapere sul calore specifico dell'acqua e sulla sua importanza.
Cos'è il calore specifico
Perché una sostanza aumenti la sua temperatura è necessaria una certa quantità di energia. Questa quantità di energia deve essere fornita sotto forma di calore. Questo è ciò che è noto come calore specifico. Un altro nome con cui è noto è la capacità termica specifica. È questo valore che ci permette di spiegare perché un cucchiaio di legno può essere riscaldato più lentamente e progressivamente di un cucchiaio mentale. Spiega anche il motivo per cui utilizziamo determinati materiali per poter costruire alcuni strumenti e utensili in base all'uso che viene sollevato.
Con questo definiamo in fisica come calore specifico la quantità di energia che deve essere trasferita a una massa unitaria di sostanza per aumentare la sua temperatura di un grado. Il calore specifico dell'acqua è quasi sempre utilizzato come esempio. Cioè, la quantità di energia necessaria per essere in grado di riscaldare l'acqua di un grado nella sua temperatura. Sappiamo che se 4182 joule di energia vengono trasferiti a un chilogrammo di acqua che è a temperatura ambiente, quella quantità di acqua aumenterà la sua temperatura di un grado. Da questo possiamo ricavare il valore che il calore specifico dell'acqua è pari a 4182 joule per chilogrammo e grado.
Unità di calore specifico dell'acqua
Sappiamo che il calore specifico dell'acqua può essere espresso in diverse unità. Generalmente Le unità di energia, massa e temperatura devono essere riflesse per riflettere in totale. Il sistema internazionale dell'unità abbiamo il joule per chilogrammo che è la massa e kelvin che è la temperatura. In altri materiali questo valore è diverso poiché il calore specifico dell'acqua viene utilizzato come base o riferimento per il resto dei valori. Ad esempio, il calore specifico dell'acciaio è di 502 joule per chilogrammo e kelvin. Ciò significa che saranno necessari 502 joule di energia perché un chilogrammo di acciaio aumenti la sua temperatura di un kelvin.
Un altro modo per esprimere il calore specifico dell'acqua o di un altro materiale è in altre unità. Ad esempio, puoi impostare calorie per grammo e gradi Celsius. Ripetiamo l'esempio dell'acciaio. In questo caso, il calore specifico sarebbe 0.12 calorie per grammo e gradi Celsius. Ciò significa che sono necessarie 0.12 calorie di energia sotto forma di calore per aumentare la temperatura di un grado di grammo di acciaio.
caratteristiche principali
Prima di entrare completamente nel calore specifico dell'acqua, è necessario conoscere bene quali sono le sue caratteristiche. È un proprietà fisica intensiva che non dipende dalla quantità della sostanza. Ciò significa che, indipendentemente dalla quantità di sostanza che abbiamo, è necessaria la stessa energia per aumentare la sua temperatura. D'altra parte, il calore specifico può variare a diverse temperature. Ciò significa che la quantità di energia che dovremo trasferire per poter aumentare la temperatura di un grado non è la stessa che deve essere trasferita a temperatura ambiente che è di 100 gradi o 0 gradi. Il miglior esempio di ciò è la dipendenza dalla temperatura del calore specifico dell'acqua. Vediamo che a diverse temperature il calore specifico dell'acqua varia.
Possiamo dire che è una proprietà che hanno le sostanze e quella è correlato alla quantità di energia necessaria per aumentare la sua temperatura. Un'altra delle caratteristiche più significative che l'acqua ha è che ha un elevato calore specifico. Ciò significa che per aumentare la temperatura dell'acqua, hanno bisogno di assorbire molto calore per unità di massa.
Il calore specifico dell'acqua è diverso a seconda che il volume venga mantenuto costante o la pressione venga mantenuta costante. Queste variabili impostano anche altri valori a seconda di queste condizioni. Quando ci riferiamo al volume della sostanza ci riferiamo al calore specifico isocoro. Se invece ci riferiamo alla pressione costante segnaliamo che il calore specifico isobarico. Se andiamo a fare pratica, questa differenza si fa principalmente quando si lavora con i gas e non con i liquidi.
Importanza del calore specifico dell'acqua
Sappiamo che in condizioni standard un chilogrammo di acqua ha bisogno di 1 kilocaloria perché la sua temperatura aumenti di 1 ºC, cioè 1 kcal / ° C • kg, che è equivalente a 4184 J / (K • kg) nel sistema internazionale. Sappiamo che questo calore specifico è il più alto di qualsiasi altra sostanza comune. Se mettiamo una bacinella con acqua in pieno sole in estate può essere riscaldata e riscaldata. Tuttavia, Non aumenterà la sua temperatura abbastanza da far bollire o cuocere le uova. D'altra parte, se posizioniamo una barra di metallo è probabile che non sarai in grado di prenderla poiché la sua temperatura sarà così alta da bruciare.
Il calore specifico dell'acqua è dovuto ai legami idrogeno di cui sono fatte le molecole d'acqua. È un tipo di interazione tra molecole così forte che è necessario fornire molta energia per farle vibrare e aumentare la loro temperatura. I legami idrogeno sono molto potenti e ci vuole energia per farlo muovere. Pertanto, mantenere l'acqua in ebollizione richiede una fornitura continua di energia.
L'importanza che ha si trasmette anche in meteorologia. Il fatto che l'acqua abbia questa elevata capacità termica annuale è un fatto curioso se non a proprietà importante che aiuta notevolmente a regolare il tempo e il clima in generale. Grazie a questo calore specifico elevato, sappiamo che grandi masse d'acqua sono responsabili della regolazione delle fluttuazioni estreme di temperatura in tutto il pianeta. In caso contrario, il clima probabilmente non avrebbe le stesse caratteristiche di quello che conosciamo oggi.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sul calore specifico dell'acqua e sulla sua importanza.