ความร้อนจำเพาะของน้ำ

พื้นฐานประการหนึ่งที่ใช้ทั้งในฟิสิกส์และเคมีคือความร้อนจำเพาะ โดยเฉพาะไฟล์ ความร้อนจำเพาะของน้ำ จำเป็นอย่างมากในการทดลองเกือบทุกประเภท สิ่งแรกที่ต้องทำคือต้องรู้ว่าความร้อนจำเพาะคืออะไรและรู้ถึงความสำคัญของการรู้ค่านี้ในน้ำ

ดังนั้นเราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับความร้อนจำเพาะของน้ำและความสำคัญ

ความร้อนจำเพาะคืออะไร

สำหรับสารที่จะเพิ่มอุณหภูมิจำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง พลังงานจำนวนนี้จะต้องได้รับในรูปของความร้อน นี่คือสิ่งที่เรียกว่าความร้อนจำเพาะ อีกชื่อหนึ่งซึ่งเป็นที่รู้จักคือความจุความร้อนจำเพาะ ค่านี้ช่วยให้เราอธิบายได้ว่าทำไมช้อนไม้ถึงร้อนได้ช้ากว่าและก้าวหน้ากว่าช้อนจิต นอกจากนี้ยังอธิบายถึงเหตุผลที่เราใช้วัสดุบางอย่างเพื่อให้สามารถสร้างเครื่องมือและเครื่องใช้บางอย่างตามการใช้งานที่ยกขึ้นมาเพื่อมอบให้

ด้วยเหตุนี้เราจึงนิยามในฟิสิกส์ว่าเป็นความร้อนจำเพาะ ปริมาณพลังงานที่ต้องถ่ายโอนไปยังหน่วยมวลของสารเพื่อเพิ่มอุณหภูมิหนึ่งองศา. ความร้อนจำเพาะของน้ำมักใช้เป็นตัวอย่าง นั่นคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นเพื่อให้น้ำร้อนได้หนึ่งองศาในอุณหภูมิ เราทราบดีว่าหากถ่ายโอนพลังงาน 4182 จูลไปยังน้ำหนึ่งกิโลกรัมที่อุณหภูมิห้องปริมาณน้ำดังกล่าวจะเพิ่มอุณหภูมิขึ้นหนึ่งองศา จากนี้เราจะได้ค่าที่ความร้อนจำเพาะของน้ำเท่ากับ 4182 จูลต่อกิโลกรัมและองศา

หน่วยความร้อนจำเพาะของน้ำ

เรารู้ว่าความร้อนจำเพาะของน้ำสามารถแสดงเป็นหน่วยต่างๆได้ โดยปกติ หน่วยของพลังงานมวลและอุณหภูมิจะต้องสะท้อนให้เห็นทั้งหมด ระบบสากลของหน่วยเรามีจูลต่อกิโลกรัมนั่นคือมวลและเคลวินนั่นคืออุณหภูมิ ในวัสดุอื่นค่านี้จะแตกต่างกันเนื่องจากใช้ความร้อนจำเพาะของน้ำเป็นฐานหรืออ้างอิงสำหรับค่าที่เหลือ ตัวอย่างเช่นความร้อนจำเพาะของเหล็กคือ 502 จูลต่อกิโลกรัมและเคลวิน ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้พลังงาน 502 จูลสำหรับเหล็กหนึ่งกิโลกรัมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้นหนึ่งเคลวิน

อีกวิธีหนึ่งในการแสดงความร้อนจำเพาะของน้ำหรือวัสดุอื่นอยู่ในหน่วยอื่น ตัวอย่างเช่นคุณสามารถกำหนดแคลอรี่ต่อกรัมและองศาเซลเซียสได้ เราทำซ้ำตัวอย่างของเหล็ก ในกรณีนี้ความร้อนจำเพาะจะเท่ากับ 0.12 แคลอรี่ต่อกรัมและองศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าต้องใช้พลังงาน 0.12 แคลอรี่ในรูปของความร้อนเพื่อให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิได้หนึ่งองศาของเหล็กหนึ่งกรัม

คุณสมบัติหลัก

ก่อนที่จะเข้าสู่ความร้อนจำเพาะของน้ำอย่างเต็มที่จำเป็นต้องรู้ให้ดีว่าลักษณะของมันคืออะไร มันคือ คุณสมบัติทางกายภาพที่เข้มข้นซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณของสาร ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าเราจะมีสสารจำนวนเท่าใดพลังงานเท่ากันก็จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิ ในทางกลับกันความร้อนจำเพาะอาจแตกต่างกันที่อุณหภูมิต่างๆ ซึ่งหมายความว่าปริมาณพลังงานที่เราจะต้องถ่ายโอนเพื่อให้อุณหภูมิสูงขึ้นหนึ่งองศานั้นไม่เท่ากันที่ต้องถ่ายเทที่อุณหภูมิห้อง 100 องศาหรือ 0 องศา ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความร้อนจำเพาะของน้ำ เราจะเห็นว่าที่อุณหภูมิต่างกันความร้อนจำเพาะของน้ำจะแตกต่างกันไป

เราสามารถพูดได้ว่าเป็นคุณสมบัติที่สารมีและสิ่งนั้น มันเกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิ ลักษณะที่สำคัญที่สุดอีกประการหนึ่งของน้ำคือมีความร้อนจำเพาะสูง ซึ่งหมายความว่าเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำพวกเขาต้องดูดซับความร้อนจำนวนมากต่อหน่วยมวล

ความร้อนจำเพาะของน้ำแตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าปริมาตรจะคงที่หรือความดันคงที่ ตัวแปรเหล่านี้ยังกำหนดค่าอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเหล่านี้ เมื่อเราอ้างถึงปริมาตรของสารเราอ้างถึง ความร้อนจำเพาะไอโซคอริก ในทางกลับกันถ้าเราอ้างถึงความดันคงที่เราชี้ให้เห็นว่าความร้อนจำเพาะไอโซบาริก หากเราฝึกฝนความแตกต่างนี้เกิดขึ้นเป็นหลักเมื่อทำงานกับก๊าซไม่ใช่ของเหลว

ความสำคัญของความร้อนจำเพาะของน้ำ

เราทราบดีว่าภายใต้สภาวะมาตรฐานน้ำ 1 กิโลกรัมต้องการ 1 กิโลแคลอรีเพื่อให้อุณหภูมิสูงขึ้น 1 ºCนั่นคือ 4184 kcal / ° C • kg ซึ่งเทียบเท่ากับ XNUMX J / (K • kg) ในระบบสากล เรารู้ว่าความร้อนจำเพาะนี้สูงที่สุดกว่าสารทั่วไปอื่น ๆ ถ้าเราใส่อ่างที่มีน้ำขังในฤดูร้อนก็จะอุ่นและอุ่นได้ อย่างไรก็ตาม มันจะไม่เพิ่มอุณหภูมิมากพอที่จะต้มหรือปรุงไข่ในนั้น ในทางกลับกันถ้าเราวางแท่งโลหะก็เป็นไปได้ว่าคุณจะไม่สามารถหยิบมันขึ้นมาได้เนื่องจากอุณหภูมิของมันจะสูงมากจนมันไหม้

ความร้อนจำเพาะของน้ำเกิดจากพันธะไฮโดรเจนที่โมเลกุลของน้ำสร้างขึ้น มันเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งมากจนต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อทำให้พวกมันสั่นสะเทือนและเพิ่มอุณหภูมิ พันธะไฮโดรเจนมีพลังมากและต้องใช้พลังงานในการเคลื่อนที่ ดังนั้นการทำให้น้ำเดือดจึงต้องจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่อง

ความสำคัญยังถูกถ่ายทอดในอุตุนิยมวิทยา ความจริงที่ว่าน้ำมีความจุความร้อนสูงต่อปีนี้เป็นความจริงที่น่าสงสัยหากไม่ใช่ก คุณสมบัติสำคัญที่ช่วยในการควบคุมสภาพอากาศและภูมิอากาศโดยทั่วไป การมีความร้อนจำเพาะสูงนี้ทำให้เรารู้ว่าแหล่งน้ำขนาดใหญ่มีหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรุนแรงทั่วโลก ถ้าไม่เช่นนั้นสภาพภูมิอากาศก็คงจะไม่มีลักษณะเช่นที่เรารู้กันในปัจจุบัน

ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความร้อนจำเพาะของน้ำและความสำคัญ