Jednym z podstawowych aspektów stosowanych zarówno w fizyce, jak i chemii jest ciepło właściwe. W szczególności ciepło właściwe wody jest to wysoce wymagane w prawie każdym typie eksperymentu. Pierwszą rzeczą do zrobienia jest wiedzieć, czym jest ciepło właściwe i wiedzieć, jak ważna jest znajomość tej wartości w wodzie.
Dlatego w tym artykule zamierzamy opowiedzieć wszystko, co musisz wiedzieć o specyficznym cieple wody i jego znaczeniu.
Co to jest ciepło właściwe
Aby substancja podniosła swoją temperaturę, potrzebna jest pewna ilość energii. Tę ilość energii należy podać w postaci ciepła. Jest to tzw. Ciepło właściwe. Inną nazwą, pod którą jest znany, jest pojemność cieplna właściwa. To właśnie ta wartość pozwala nam wyjaśnić, dlaczego drewnianą łyżkę można podgrzewać wolniej i progresywniej niż łyżkę mentalną. Wyjaśnia również powód, dla którego używamy pewnych materiałów, aby móc zbudować niektóre narzędzia i przybory zgodnie z przeznaczeniem, które zostało podniesione.
Dzięki temu definiujemy w fizyce ciepło właściwe ilość energii, jaką należy przenieść na jednostkę masy substancji, aby podnieść jej temperaturę o jeden stopień. Jako przykład używa się prawie zawsze ciepła właściwego wody. To znaczy ilość energii potrzebnej do podgrzania wody o jeden stopień w jej temperaturze. Wiemy, że jeśli 4182 dżuli energii zostanie przekazane do kilograma wody o temperaturze pokojowej, ta ilość wody podniesie jej temperaturę o jeden stopień. Z tego możemy obliczyć, że ciepło właściwe wody wynosi 4182 dżule na kilogram i stopień.
Jednostki ciepła właściwego wody
Wiemy, że ciepło właściwe wody można wyrazić w różnych jednostkach. Zwykle Jednostki energii, masy i temperatury muszą zostać odbite, aby odzwierciedlić całość. W międzynarodowym układzie jednostek mamy dżul na kilogram, czyli masę i kelwiny, czyli temperaturę. W przypadku innych materiałów wartość ta jest inna, ponieważ ciepło właściwe wody jest wykorzystywane jako podstawa lub odniesienie dla pozostałych wartości. Na przykład ciepło właściwe stali wynosi 502 dżule na kilogram i kelwin. Oznacza to, że potrzeba 502 dżuli energii, aby kilogram stali podniósł temperaturę o jeden kelwin.
Innym sposobem wyrażenia ciepła właściwego wody lub innego materiału są inne jednostki. Na przykład możesz ustawić liczbę kalorii na gram i stopnie Celsjusza. Powtarzamy przykład stali. W tym przypadku ciepło właściwe wyniesie 0.12 kalorii na gram i stopnie Celsjusza. Oznacza to, że potrzebne jest 0.12 kalorii energii w postaci ciepła, aby podnieść temperaturę o jeden stopień grama stali.
Główne cechy
Zanim w pełni wejdziemy w ciepło właściwe wody, należy dobrze poznać jej właściwości. To jest intensywna właściwość fizyczna, która nie zależy od ilości substancji. Oznacza to, że niezależnie od ilości posiadanej substancji potrzebna jest ta sama energia, aby podnieść jej temperaturę. Z drugiej strony ciepło właściwe może się zmieniać w różnych temperaturach. Oznacza to, że ilość energii, którą będziemy musieli przekazać, aby móc podnieść temperaturę o jeden stopień, nie jest tym samym, co musi zostać przekazane w temperaturze pokojowej, czyli 100 stopni lub 0 stopni. Najlepszym tego przykładem jest zależność ciepła właściwego wody od temperatury. Widzimy, że w różnych temperaturach zmienia się ciepło właściwe wody.
Można powiedzieć, że jest to właściwość substancji i to jest to związane z ilością energii potrzebnej do podwyższenia temperatury. Inną z najważniejszych cech wody jest jej wysokie ciepło właściwe. Oznacza to, że aby podnieść temperaturę wody, muszą pochłonąć dużo ciepła na jednostkę masy.
Ciepło właściwe wody jest różne w zależności od tego, czy objętość jest stała, czy ciśnienie jest stałe. Te zmienne ustawiają również inne wartości w zależności od tych warunków. Kiedy mówimy o objętości substancji, mamy na myśli izochoryczne ciepło właściwe. Z drugiej strony, jeśli mówimy o stałym ciśnieniu, zwracamy uwagę, że izobaryczne ciepło właściwe. Jeśli idziemy ćwiczyć, różnica ta występuje głównie podczas pracy z gazami, a nie z płynami.
Znaczenie ciepła właściwego wody
Wiemy, że w normalnych warunkach kilogram wody potrzebuje 1 kilokalorii, aby jej temperatura wzrosła o 1 ºC, czyli 1 kcal / ° C • kg, co w systemie międzynarodowym odpowiada 4184 J / (K • kg). Wiemy, że to ciepło właściwe jest najwyższe niż w przypadku jakiejkolwiek innej zwykłej substancji. Jeśli latem postawimy miskę z wodą w pełnym słońcu, można ją podgrzać i ogrzać. Jednak, nie podniesie swojej temperatury na tyle, aby zagotować lub ugotować w nim jajka. Z drugiej strony, jeśli postawimy metalowy pręt, prawdopodobnie nie będziesz w stanie go wziąć, ponieważ jego temperatura będzie tak wysoka, że się spali.
Ciepło właściwe wody wynika z wiązań wodorowych, z których zbudowane są cząsteczki wody. Jest to rodzaj interakcji między cząsteczkami, który jest tak silny, że konieczne jest dostarczenie dużej ilości energii, aby wprawiły one w drgania i podniosły temperaturę. Wiązania wodorowe są bardzo silne, a poruszanie się wymaga energii. Dlatego też utrzymanie wrzenia wody wymaga ciągłego dostarczania energii.
Znaczenie, jakie ma, jest również przekazywane w meteorologii. Fakt, że woda ma tak wysoką roczną pojemność cieplną, jest ciekawym faktem, jeśli nie ważna właściwość, która w szczególności pomaga regulować pogodę i klimat w ogóle. Mając to wysokie ciepło właściwe, wiemy, że duże zbiorniki wodne są odpowiedzialne za regulację ekstremalnych wahań temperatury na całej planecie. W przeciwnym razie klimat prawdopodobnie nie miałby takich samych cech, jak ten, który znamy dzisiaj.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom można dowiedzieć się więcej o specyficznym cieple wody i jego znaczeniu.