Jedan od osnovnih aspekata koji se koriste i u fizici i u hemiji je specifična toplota. Konkretno, specifična toplota vode vrlo je potreban u gotovo svim vrstama eksperimenata. Prvo što treba učiniti je znati koja je specifična toplina i znati važnost poznavanja ove vrijednosti u vodi.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali sve što trebate znati o specifičnoj toplini vode i njenoj važnosti.
Šta je specifična toplota
Da bi tvar povećala svoju temperaturu, potrebna je određena količina energije. Ova količina energije mora biti data u obliku toplote. To je ono što je poznato kao specifična toplota. Drugi naziv po kojem je poznat je specifični toplotni kapacitet. Upravo ta vrijednost objašnjava zašto se drvena kašika može zagrijati sporije i progresivno od metalne kašike. To također objašnjava razlog zašto koristimo određene materijale da bismo mogli izraditi neke alate i pribor prema njihovoj namjeni.
Ovim u fizici definiramo specifičnu toplinu količina energije koja se mora prenijeti u jedinicu mase supstance da bi joj se temperatura povećala za jedan stepen. Specifična toplota vode se skoro uvek koristi kao primer. To jest, količina energije potrebna za zagrijavanje vode za jedan stepen temperature. Znamo da ako se 4182 džula energije prenese na jedan kilogram vode koja je sobne temperature, ta količina vode će podići svoju temperaturu za jedan stepen. Na ovaj način možemo dobiti vrijednost da je specifična toplina vode ekvivalentna 4182 džula po kilogramu i stepenu.
Jedinice specifične topline vode
Znamo da se specifična toplina vode može izraziti u različitim jedinicama. Obično Jedinice energije, mase i temperature moraju se odraziti kako bi se u potpunosti odrazile. U međunarodnom sistemu jedinica imamo džul po kilogramu, što je masa, i kelvin, što je temperatura. U drugim materijalima ova vrijednost je drugačija jer se specifična toplina vode koristi kao baza ili referenca za ostale vrijednosti. Na primjer, specifična toplina čelika je 502 džula po kilogramu i kelvinu. To znači da će kilogram čelika povećati temperaturu za jedan kelvin, biti potrebno 502 džula energije.
Drugi način za izražavanje specifične topline vode ili drugog materijala je u drugim jedinicama. Na primjer, možete postaviti kalorije po gramu i Celzijeve stupnjeve. Ponavljamo primjer čelika. U ovom slučaju, specifična toplota bila bi 0.12 kalorija po gramu i stepeni Celzijusa. To znači da je potrebno 0.12 kalorija energije u obliku toplote da bi se temperatura povećala za jedan stepen grama čelika.
Glavne karakteristike
Prije nego što u potpunosti uđete u specifičnu toplinu vode, potrebno je dobro znati koje su njegove karakteristike. To je intenzivno fizičko svojstvo koje ne ovisi o količini supstance. To znači da je, bez obzira na količinu supstance koju imamo, potrebna ista energija za povećanje njene temperature. S druge strane, specifična toplina može varirati na različitim temperaturama. To znači da količina energije koju ćemo morati da prenesemo da bismo mogli da podignemo temperaturu za jedan stepen nije ista kao količina koju treba preneti na temperaturi okoline od 100 stepeni ili 0 stepeni. Najbolji primjer za to je temperaturna ovisnost specifične topline vode. Vidimo da pri različitim temperaturama specifična toplota vode varira.
Možemo reći da je to svojstvo koje tvari imaju i to povezano je s količinom energije koja je potrebna da bi se povećala temperatura. Još jedna od najznačajnijih karakteristika koje voda ima je da ima visoku specifičnu toplotu. To znači da za povećanje temperature vode trebaju apsorbirati puno topline po jedinici mase.
Specifična toplina vode je različita, ovisno o tome održava li se volumen konstantnim ili se održava konstantan pritisak. Ove varijable također postavljaju druge vrijednosti ovisno o tim uvjetima. Kada se odnosimo na zapreminu supstance, mislimo na izohorna specifična toplota. S druge strane, ako se pozivamo na konstantni pritisak, ističemo da je izobarska specifična toplota. Ako krenemo vježbati, ova razlika nastaje uglavnom kada se radi s plinovima, a ne s tekućinama.
Značaj specifične topline vode
Znamo da je u standardnim uvjetima kilogram vode potreban 1 kilokaloriju da bi njegova temperatura porasla za 1 ºC, odnosno 1 kcal / ° C • kg, što je ekvivalentno 4184 J / (K • kg) u međunarodnom sistemu. Znamo da je ta specifična toplota najveća od bilo koje druge uobičajene supstance. Ako lavor stavimo ljeti s vodom na puno sunce, može se zagrijati i ugrijati. Kako god, Neće povećati temperaturu dovoljno da u njoj prokuha ili skuva jaja. S druge strane, ako postavimo metalnu šipku, vjerojatno je nećete moći uzeti, jer će joj temperatura biti toliko visoka da će izgorjeti.
Specifična toplota vode je posledica vodoničnih veza od kojih su izgrađene molekule vode. To je vrsta interakcije između molekula koja je toliko jaka da je potrebno obezbijediti mnogo energije da bi vibrirali i povećali temperaturu. Vodikove veze su veoma moćne i potrebna je energija da bi se pokrenule. Stoga, održavanje vode koja ključa zahtijeva kontinuirano snabdijevanje energijom.
Njegov značaj se prenosi i u meteorologiji. Činjenica da voda ima ovako visok godišnji toplotni kapacitet je zanimljiva činjenica, ako ne i a važno svojstvo koje naročito pomaže u regulaciji vremena i klime općenito. Imajući ovu visoku specifičnu toplotu, znamo da su velika vodna tijela odgovorna za regulaciju ekstremnih kolebanja temperature na čitavoj planeti. Da nije, klima vjerovatno ne bi imala iste karakteristike kao danas poznata.