物理学と化学の両方で使用される基本的な側面のXNUMXつは、比熱です。 具体的には、 水の比熱 ほとんどすべてのタイプの実験で非常に必要です。 最初にすべきことは、特定の熱が何であるかを知り、水中でこの値を知ることの重要性を知ることです。
したがって、この記事では、水の特定の熱とその重要性について知っておく必要があるすべてのことを説明します。
比熱とは
物質の温度を上げるには、ある程度のエネルギーが必要です。 この量のエネルギーは熱の形で与えられなければなりません。 これは、比熱として知られているものです。 それが知られている別の名前は、特定の熱容量です。 木のスプーンが精神的なスプーンよりもゆっくりと徐々に加熱される理由を説明できるのはこの値です。 また、特定の材料を使用して、提供する用途に応じていくつかのツールや器具を作成できる理由についても説明します。
これにより、物理学では特定の熱として定義します 物質の温度をXNUMX度上げるために物質の単位質量に伝達しなければならないエネルギーの量。 ほとんどの場合、水の比熱が例として使用されます。 つまり、水をその温度で4182度加熱できるようにするために必要なエネルギー量です。 室温の4182キログラムの水にXNUMXジュールのエネルギーが伝達されると、その量の水によって温度がXNUMX度上昇することがわかっています。 これから、水の比熱がキログラムおよび度あたりXNUMXジュールに等しいという値を得ることができます。
水の比熱の単位
水の比熱はさまざまな単位で表すことができることを私たちは知っています。 通常 エネルギー、質量、温度の単位は、合計で反映するために反映する必要があります。 ユニットの国際システムには、質量であるキログラムあたりのジュールと温度であるケルビンがあります。 他の材料では、水の比熱が残りの値のベースまたは参照として使用されるため、この値は異なります。 たとえば、鋼の比熱は502キログラムとケルビンあたり502ジュールです。 これは、XNUMXキログラムの鋼がその温度をXNUMXケルビン上昇させるには、XNUMXジュールのエネルギーが必要になることを意味します。
水または他の材料の比熱を表現する別の方法は、他のユニットにあります。 たとえば、0.12グラムあたりのカロリーと0.12℃を設定できます。 鋼の例を繰り返します。 この場合、比熱はXNUMXグラムあたりXNUMXカロリー、XNUMX℃になります。 これは、鋼XNUMXグラムの温度をXNUMX度上げるには、熱の形でXNUMXカロリーのエネルギーが必要であることを意味します。
主要な機能
水の特定の熱に完全に入る前に、その特性が何であるかをよく知る必要があります。 それは 物質の量に依存しない集中的な物理的特性。 これは、私たちが持っている物質の量に関係なく、その温度を上げるために同じエネルギーが必要であることを意味します。 一方、比熱は温度によって変化する可能性があります。 これは、温度を100度上げるために転送する必要のあるエネルギーの量が、0度またはXNUMX度の室温で転送する必要のあるエネルギーの量と同じではないことを意味します。 この最良の例は、水の比熱の温度依存性です。 温度が異なると、水の比熱が変化することがわかります。
それは物質が持っている性質であり、 それは、温度を上げるために必要なエネルギーの量に関係しています。 水が持つもう一つの最も重要な特徴は、それが高い比熱を持っているということです。 これは、水の温度を上げるために、単位質量あたり多くの熱を吸収する必要があることを意味します。
水の比熱は、体積を一定に保つか、圧力を一定に保つかによって異なります。 これらの変数は、これらの条件に応じて他の値も設定します。 私たちが物質の量に言及するとき、私たちは 等張比熱。 一方、一定の圧力に言及する場合、等圧比熱を指摘します。 練習に行くと、この違いは主に液体ではなくガスを扱うときに生じます。
水の比熱の重要性
標準的な条件下では、1キログラムの水が1ºC上昇するために1キロロカリーが必要であることがわかっています。つまり、4184 kcal /°C•kgであり、これは国際システムのXNUMX J /（K•kg）に相当します。 この比熱は他の一般的な物質よりも高いことを私たちは知っています。 夏に太陽の下で水を入れた盆地を置くと、暖かく暖かくなります。 しかしながら、 卵を沸騰させたり調理したりするのに十分な温度まで上昇しません。 逆に、金属棒を置くと、温度が高くて焦げてしまうので、取れない可能性があります。
水の比熱は、水分子を構成する水素結合によるものです。 これは分子間の相互作用の一種であり、分子を振動させて温度を上げるには多くのエネルギーが必要になるほど強力です。 水素結合は非常に強力であり、それを動かすにはエネルギーが必要です。 したがって、水を沸騰させ続けるには、エネルギーを継続的に供給する必要があります。
それが持つ重要性は、気象学にも伝わっています。 水がこのように高い年間熱容量を持っているという事実は、そうでないにしても奇妙な事実です 天候や気候全般の調整に特に役立つ重要な特性。 この高い比熱を持つことにより、大量の水が地球全体の温度の極端な変動を調整する原因であることがわかります。 そうでなければ、気候はおそらく私たちが今日知っているものと同じ特徴を持っていないでしょう。
この情報で、水の特定の熱とその重要性についてもっと学ぶことができることを願っています。