Един от основните аспекти, използвани както във физиката, така и в химията, е специфичната топлина. По-конкретно, специфична топлина на водата тя е силно необходима при почти всеки тип експеримент. Първото нещо, което трябва да направите, е да знаете какво е специфичната топлина и да знаете колко е важно да знаете тази стойност във водата.
Затова ще посветим тази статия, за да ви разкажем всичко, което трябва да знаете за специфичната топлина на водата и нейното значение.
Какво е специфична топлина
За да може дадено вещество да повиши температурата си, е необходимо определено количество енергия. Това количество енергия трябва да бъде дадено под формата на топлина. Това е известно като специфична топлина. Друго име, с което е известен, е специфичният топлинен капацитет. Именно тази стойност обяснява защо дървената лъжица може да се нагрява по-бавно и прогресивно от металната. Той също така обяснява причината, поради която използваме определени материали, за да можем да изработим някои инструменти и прибори според предназначението им.
С това определяме във физиката като специфична топлина количеството енергия, което трябва да бъде предадено на единица маса вещество, за да се повиши температурата му с един градус. Специфичната топлина на водата почти винаги се използва като пример. Това е количеството енергия, необходимо за загряване на водата с един градус температура. Знаем, че ако 4182 джаула енергия се прехвърлят към един килограм вода със стайна температура, това количество вода ще повиши температурата си с един градус. По този начин можем да получим стойността, че специфичната топлина на водата е еквивалентна на 4182 джаула на килограм и градус.
Единици за специфична топлина на водата
Знаем, че специфичната топлина на водата може да бъде изразена в различни единици. Обикновено Единиците за енергия, маса и температура трябва да бъдат отразени, за да се отразят общо. В международната система от единици имаме джаул на килограм, което е масата, и келвин, което е температурата. При други материали тази стойност е различна, тъй като специфичната топлина на водата се използва като основа или референтна стойност за останалите стойности. Например, специфичната топлина на стоманата е 502 джаула на килограм и келвин. Това означава, че за един килограм стомана, за да повиши температурата си с един келвин, ще са необходими 502 джаула енергия.
Друг начин за изразяване на специфичната топлина на вода или друг материал е в други единици. Например можете да зададете калории на грам и градуси по Целзий. Повтаряме примера със стомана. В този случай специфичната топлина би била 0.12 калории на грам и градуса по Целзий. Това означава, че са необходими 0.12 калории енергия под формата на топлина, за да се повиши температурата с един градус грам стомана.
ключови характеристики
Преди да влезете напълно в специфичната топлина на водата, е необходимо да знаете добре какви са нейните характеристики. Това е интензивно физическо свойство, което не зависи от количеството на веществото. Това означава, че независимо от количеството вещество, което имаме, същата енергия е необходима за повишаване на температурата му. От друга страна, специфичната топлина може да варира при различни температури. Това означава, че количеството енергия, което ще трябва да прехвърлим, за да можем да повишим температурата с един градус, не е същото като количеството, което трябва да прехвърлим при температура на околната среда от 100 градуса или 0 градуса. Най-добрият пример за това е температурната зависимост на специфичната топлина на водата. Виждаме, че при различни температури специфичната топлина на водата варира.
Можем да кажем, че това е свойство, което веществата притежават и това тя е свързана с количеството енергия, необходимо за повишаване на нейната температура. Друга от най-значимите характеристики, които водата има, е, че има висока специфична топлина. Това означава, че за да повишат температурата на водата, те трябва да поемат много топлина на единица маса.
Специфичната топлина на водата е различна в зависимост от това дали обемът се поддържа постоянен или налягането се поддържа постоянно. Тези променливи задават и други стойности в зависимост от тези условия. Когато се отнасяме до обема на веществото, ние се отнасяме до изохорна специфична топлина. От друга страна, ако говорим за постоянно налягане, ние посочваме, че изобарна специфична топлина. Ако отидем на практика, тази разлика се прави главно при работа с газове, а не с течности.
Значение на специфичната топлина на водата
Знаем, че при стандартни условия килограм вода се нуждае от 1 килокалория, за да може температурата му да се повиши до 1 ºC, тоест 1 kcal / ° C • kg, което се равнява на 4184 J / (K • kg) в международната система. Знаем, че тази специфична топлина е най-висока от което и да е друго често срещано вещество. Ако поставим леген през лятото с вода на пълно слънце, той може да бъде отопляем и топъл. Въпреки това, няма да повиши температурата си достатъчно, за да свари или сготви яйца в него. От друга страна, ако поставим метална пръчка, вероятно няма да можете да я вземете, тъй като нейната температура ще бъде толкова висока, че ще изгори.
Специфичната топлина на водата се дължи на водородните връзки, от които са изградени водните молекули. Това е вид взаимодействие между молекулите, което е толкова силно, че е необходимо да се осигури много енергия, за да ги накара да вибрират и да повиши температурата си. Водородните връзки са много мощни и е необходима енергия, за да се движат. Следователно поддържането на кипене на водата изисква непрекъснато снабдяване с енергия.
Значението му се предава и в метеорологията. Фактът, че водата има този висок годишен топлинен капацитет, е любопитен факт, ако не и a важно свойство, което по-специално спомага за регулиране на времето и климата като цяло. С тази висока специфична топлина знаем, че големите водни обекти са отговорни за регулирането на екстремните колебания в температурата на цялата планета. Ако не, климатът вероятно няма да има същите характеристики като този, който познаваме днес.