Eden temeljnih vidikov, ki se uporablja tako v fiziki kot v kemiji, je specifična toplota. Natančneje, specifična toplota vode zelo zahtevan je pri skoraj vseh vrstah poskusov. Najprej je treba vedeti, kaj je specifična toplota in kako pomembno je poznati to vrednost v vodi.
Zato bomo temu članku posvetili vse, kar morate vedeti o specifični toploti vode in njenem pomenu.
Kaj je specifična toplota
Da snov zviša svojo temperaturo, potrebuje določeno količino energije. To količino energije je treba dati v obliki toplote. To je tisto, kar je znano kot specifična toplota. Drugo ime, po katerem je znana, je specifična toplotna kapaciteta. Ta vrednost pojasnjuje, zakaj je leseno žlico mogoče segrevati počasneje in progresivneje kot kovinsko žlico. Pojasnjuje tudi razlog, zakaj uporabljamo določene materiale, da lahko izdelamo nekatera orodja in pripomočke glede na njihovo predvideno uporabo.
S tem v fiziki definiramo specifično toploto količina energije, ki jo je treba prenesti na enoto mase snovi, da se njena temperatura poveča za eno stopinjo. Kot primer se skoraj vedno uporablja specifična toplota vode. To je količina energije, ki je potrebna za segrevanje vode za eno stopinjo. Vemo, da če 4182 joulov energije prenesemo na en kilogram vode pri sobni temperaturi, bo omenjena količina vode dvignila svojo temperaturo za eno stopinjo. Na ta način lahko dobimo vrednost, da je specifična toplota vode enaka 4182 joulom na kilogram in stopinjo.
Enote specifične toplote vode
Vemo, da lahko specifično toploto vode izrazimo v različnih enotah. Običajno Enote energije, mase in temperature se morajo odražati, da se odražajo v celoti. V mednarodnem sistemu enot imamo joule na kilogram, ki je masa, in kelvin, ki je temperatura. Pri drugih materialih je ta vrednost drugačna, saj se specifična toplota vode uporablja kot osnova ali referenca za ostale vrednosti. Na primer, specifična toplota jekla je 502 joulov na kilogram in kelvin. To pomeni, da bo za povišanje temperature kilograma jekla za en kelvin potrebna 502 joula energije.
Drug način izražanja specifične toplote vode ali drugega materiala je v drugih enotah. Na primer, lahko nastavite kalorije na gram in stopinje Celzija. Ponavljamo primer jekla. V tem primeru bi bila specifična toplota 0.12 kalorije na gram in stopinje Celzija. To pomeni, da je v obliki toplote potrebno 0.12 kalorije energije, da lahko temperaturo zvišamo za eno stopinjo grama jekla.
Glavne značilnosti
Preden v celoti vstopimo v specifično toploto vode, moramo dobro vedeti, kakšne so njene značilnosti. Je intenzivne fizikalne lastnosti, ki niso odvisne od količine snovi. To pomeni, da je ne glede na količino snovi, ki jo imamo, za povečanje njene temperature potrebna enaka energija. Po drugi strani pa se lahko specifična toplota spreminja pri različnih temperaturah. To pomeni, da količina energije, ki jo bomo morali prenesti, da bi lahko dvignili temperaturo za eno stopinjo, ni enaka količini, ki jo je treba prenesti pri temperaturi okolja 100 stopinj ali 0 stopinj. Najboljši primer za to je temperaturna odvisnost specifične toplote vode. Vidimo, da se specifična toplota vode pri različnih temperaturah spreminja.
Lahko rečemo, da je to lastnost, ki jo imajo snovi in to povezan je s količino energije, ki je potrebna za povečanje temperature. Druga najpomembnejša značilnost vode je, da ima visoko specifično toploto. To pomeni, da morajo za povečanje temperature vode absorbirati veliko toplote na enoto mase.
Specifična toplota vode je različna, odvisno od tega, ali je prostornina konstantna ali tlak konstanten. Te spremenljivke določajo tudi druge vrednosti, odvisno od teh pogojev. Ko se sklicujemo na količino snovi, se nanaša na izohorna specifična toplota. Po drugi strani pa, če se sklicujemo na konstanten tlak, poudarimo, da je izobarska specifična toplota. Če gremo vaditi, se ta razlika razlikuje predvsem pri delu s plini in ne s tekočinami.
Pomen specifične toplote vode
Vemo, da v običajnih pogojih kilogram vode potrebuje 1 kilokalorijo, da se temperatura dvigne za 1 ºC, to je 1 kcal / ° C • kg, kar je enakovredno 4184 J / (K • kg) v mednarodnem sistemu. Vemo, da je ta specifična toplota največja od katere koli druge običajne snovi. Če postavimo kotliček z vodo poleti na sonce, je lahko ogrevan in topel. Vendar Temperature ne bo zvišala dovolj, da bi v njej zavrela ali skuhala jajca. Če pa postavimo kovinsko palico, je verjetno ne boste mogli vzeti, saj bo njena temperatura tako visoka, da bo zgorela.
Specifična toplota vode je posledica vodikovih vezi, iz katerih so zgrajene vodne molekule. Gre za vrsto interakcije med molekulami, ki je tako močna, da je treba zagotoviti veliko energije, da le-te zavibrirajo in povečajo svojo temperaturo. Vodikove vezi so zelo močne in za njihovo premikanje je potrebna energija. Zato ohranjanje vrenja vode zahteva stalno oskrbo z energijo.
Njegov pomen se prenaša tudi v meteorologijo. Dejstvo, da ima voda tako visoko letno toplotno kapaciteto, je zanimivo dejstvo, če ne celo pomembna lastnost, ki zlasti pomaga uravnavati vreme in podnebje na splošno. S tako visoko specifično toploto vemo, da so velika vodna telesa odgovorna za uravnavanje ekstremnih nihanj temperature po vsem planetu. Če ne, podnebje verjetno ne bi imelo enakih značilnosti, kot jih poznamo danes.