Um dos aspectos fundamentais usados na física e na química é o calor específico. Especificamente, o calor específico da água é altamente necessário em quase qualquer tipo de experimento. A primeira coisa a fazer é saber o que é calor específico e saber a importância de saber esse valor na água.
Portanto, vamos dedicar este artigo para dizer tudo o que você precisa saber sobre o calor específico da água e sua importância.
O que é calor específico
Para que uma substância aumente sua temperatura, é necessária uma certa quantidade de energia. Essa quantidade de energia deve ser fornecida na forma de calor. Isso é conhecido como calor específico. Outro nome pelo qual é conhecido é a capacidade térmica específica. É esse valor que nos permite explicar por que uma colher de pau pode aquecer mais lenta e progressivamente do que uma colher mental. Explica também o motivo pelo qual utilizamos determinados materiais para podermos construir algumas ferramentas e utensílios de acordo com o uso que se propõe dar.
Com isso, definimos na física como calor específico a quantidade de energia que deve ser transferida para uma unidade de massa de substância para aumentar sua temperatura em um grau. O calor específico da água é quase sempre usado como exemplo. Ou seja, a quantidade de energia necessária para aquecer a água um grau em sua temperatura. Sabemos que, se 4182 joules de energia forem transferidos para um quilograma de água em temperatura ambiente, essa quantidade aumentará sua temperatura em um grau. Disto podemos obter o valor de que o calor específico da água é igual a 4182 joules por quilograma e grau.
Unidades de calor específico de água
Sabemos que o calor específico da água pode ser expresso em unidades diferentes. Geralmente As unidades de energia, massa e temperatura devem ser refletidas para refletir no total. No sistema internacional da unidade temos o joule por quilograma que é a massa e o kelvin que é a temperatura. Em outros materiais, este valor é diferente, pois o calor específico da água é usado como base ou referência para o restante dos valores. Por exemplo, o calor específico do aço é 502 joules por quilograma e Kelvin. Isso significa que serão necessários 502 joules de energia para que um quilograma de aço aumente sua temperatura em um kelvin.
Outra forma de expressar o calor específico da água ou de outro material é em outras unidades. Por exemplo, você pode definir calorias por grama e graus Celsius. Repetimos o exemplo do aço. Nesse caso, o calor específico seria 0.12 calorias por grama e graus Celsius. Isso significa que 0.12 calorias de energia são necessárias na forma de calor para aumentar a temperatura em um grau de grama de aço.
Características principais
Antes de entrar totalmente no calor específico da água, é necessário conhecer bem quais são suas características. Trata-se de uma propriedade física intensiva que independe da quantidade da substância. Isso significa que, independentemente da quantidade de substância que tenhamos, a mesma energia é necessária para aumentar sua temperatura. Por outro lado, o calor específico pode variar em diferentes temperaturas. Isso significa que a quantidade de energia que precisaremos transferir para poder elevar a temperatura em um grau não é a mesma que deve ser transferida à temperatura ambiente de 100 graus ou 0 graus. O melhor exemplo disso é a dependência da temperatura do calor específico da água. Vemos que em diferentes temperaturas o calor específico da água varia.
Podemos dizer que é uma propriedade que as substâncias possuem e que está relacionado à quantidade de energia necessária para aumentar sua temperatura. Outra das características mais marcantes que a água possui é que ela possui um alto calor específico. Isso significa que para aumentar a temperatura da água, eles precisam absorver muito calor por unidade de massa.
O calor específico da água é diferente dependendo se o volume é mantido constante ou a pressão é mantida constante. Essas variáveis também definem outros valores dependendo dessas condições. Quando nos referimos ao volume da substância, nos referimos ao calor específico isocórico. Por outro lado, se nos referimos à pressão constante, apontamos que o calor específico isobárico. Se formos praticar, essa diferença se faz principalmente quando se trabalha com gases e não com líquidos.
Importância do calor específico da água
Sabemos que em condições normais um quilograma de água necessita de 1 quilocaloria para que sua temperatura suba 1 ºC, ou seja, 1 kcal / ° C • kg, o que equivale a 4184 J / (K • kg) no sistema internacional. Sabemos que esse calor específico é o mais alto do que qualquer outra substância comum. Se colocarmos uma bacia com água em pleno sol no verão, ela pode ser aquecida e quente. Porém, não aumentará sua temperatura o suficiente para ferver ou cozinhar ovos nele. Por outro lado, se colocarmos uma barra de metal é provável que você não consiga segurá-la, pois sua temperatura será tão alta que poderá queimar.
O calor específico da água é devido às ligações de hidrogênio das quais as moléculas de água são feitas. É um tipo de interação entre moléculas tão forte que requer muita energia para vibrar e aumentar sua temperatura. As ligações de hidrogênio são muito poderosas e é preciso energia para fazê-lo se mover. Portanto, para manter a água fervendo, é necessário fornecer energia continuamente.
A importância que tem também se transmite na meteorologia. O fato de a água ter esta alta capacidade anual de calor é um fato curioso, senão um propriedade importante que ajuda notavelmente a regular o tempo e o clima em geral. Por ter esse alto calor específico, sabemos que grandes corpos d'água são responsáveis por regular as flutuações extremas de temperatura em todo o planeta. Do contrário, o clima provavelmente não teria as mesmas características do que conhecemos hoje.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o calor específico da água e sua importância.