Care este căldura specifică a apei? Cum este special?

Dacă ai mers vreodată pe o plajă într-o zi însorită și ai scufundat degetele de la picioare în apă pentru a le răcori după nisipul fierbinte, ai profitat de căldura specifică a apei.

specială

În ciuda modului în care poate suna, căldura specifică nu se referă la temperatura exactă a ceva. Este un concept științific mai mare, care are legătură cu energia necesară pentru a încălzi o substanță. Așa cum ați fi observat din exemplu, nu toate substanțele se încălzesc în același ritm—De aceea, diferitele temperaturi ale nisipului și ale apei.

Căldura specifică a apei este una dintre cele mai interesante caracteristici ale sale. În acest articol, vom acoperi ce este căldura specifică, ce ecuație folosiți pentru a găsi căldură specifică și de ce căldura specifică a apei este atât de mare.

Soba, oala, apa și aburul au toate călduri specifice diferite.

Ce este căldura specifică?

Căldura specifică este o măsură a capacității de căldură sau cantitatea de căldură pe care o poate stoca un material la schimbarea temperaturii. O capacitate ridicată de căldură înseamnă că o substanță poate absorbi multă căldură înainte de a înregistra o schimbare de temperatură - gândiți-vă cât durează o oală să se încălzească la atingere pe aragaz versus cât durează apa din interior să se încălzească . Asta înseamnă că apa are o capacitate termică mai mare - poate stoca mai multă căldură înainte de a schimba temperatura.

Căldura specifică se referă la cantitatea exactă de căldură necesară pentru ca o unitate de masă a unei substanțe să fie mai caldă. Revenind la exemplul nostru, căldura specifică ar identifica exact câtă căldură este necesară pentru a face o unitate de apă, cum ar fi o cană, un grad mai cald.

Deoarece căldura este într-adevăr o măsură a transferului de energie, este mai exact să spunem asta căldura specifică este de fapt o afirmație a cât de mult energie o substanță poate absorbi înainte de o modificare de temperatură cu un grad.

Căldura specifică este de obicei măsurată în Jouli și kilojoule pe gram de masă, cu Celsius ca măsură a temperaturii. Se pot folosi kilograme și Fahrenheit, dar sunt mai rare.

Căldura specifică a unei substanțe poate fi afectată de temperatură și presiune, astfel că căldura specifică este determinată de obicei la temperatură și presiune constante, de obicei 25 de grade Celsius.

Care este ecuația pentru căldura specifică?

Ecuația pentru calcularea căldurii specifice este:

$ Q $ reprezintă cantitatea de căldură, $ s $ căldura specifică ($/$), m masa substanței în grame și $ ΔT $ schimbarea de temperatură observată.

Diferite tipuri de apă, cum ar fi apa de mare, pot avea căldură specifică diferită.

Care este căldura specifică a apei?

Unele substanțe se încălzesc rapid, în timp ce alte substanțe se încălzesc încet. Apa este una dintre acestea din urmă - are o capacitate specifică de căldură ridicată, deoarece necesită mai multă energie pentru a crește temperatura.

Apa are o capacitate termică specifică de 4182 J/kg ° C. Deoarece apa este o substanță atât de importantă și comună, avem chiar o modalitate specială de a identifica cantitatea de energie necesară pentru a crește un gram de apă cu un grad Celsius - o Calorie. Acest lucru este diferit de tipul de calorii despre care vorbim în alimente. Acest tip de calorii este echivalent cu 1.000 de calorii, motiv pentru care caloriile alimentare sunt denumite uneori și kilocalorii sau kcals.

Căldura specifică a apei este mult mai mare decât multe alte substanțe obișnuite. De exemplu, căldura specifică fierului este de 449 J/kg ° C, nisipul este de 830 J/kg ° C, iar cheresteaua de stejar este de 2400 J/kg ° C.

Acest lucru se datorează faptului că apa, formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, este electronegativă. Un atom electronegativ este mai probabil să atragă electroni spre sine, deoarece o parte a atomului va avea o sarcină parțial pozitivă, iar cealaltă va avea o sarcină parțial negativă. Laturile încărcate opus sunt atrase în mod natural una către cealaltă, formând o legătură de hidrogen mai slabă. De aceea, apa este capabilă să curgă dincolo de ea însăși, dar și să se lege - formează și rupe în mod constant aceste legături.

Aceste legături sunt, de asemenea, motivul pentru care apa lichidă are o căldură specifică ridicată. Orice energie destinată încălzirii apei este împărțită între ruperea legăturilor și încălzirea apei. Din acest motiv, pentru a încălzi apa este nevoie de mai multă energie decât pentru alte substanțe.

De exemplu, dacă sunteți la plajă într-o zi însorită, veți observa că nisipul este adesea destul de fierbinte pentru a merge, dar apa se simte întotdeauna rece, chiar și în adâncuri. Acest lucru se datorează faptului că nisipul are o capacitate de căldură specifică mai mică - este nevoie de mai puțină energie pentru a crește temperatura cu un grad. Deoarece apa are o capacitate termică mare, necesită mai multă energie pentru a crește temperatura cu un grad. Soarele produce o rată de energie mai mult sau mai puțin constantă, care încălzește nisipul mai repede și udă mai încet.

Nisipul are o căldură specifică mult mai mică decât apa - de aceea se încălzește atât de repede!

Tabel de căldură specific

Dacă nu sunteți deja familiarizați cu Joules și Calories, aceste cifre ar putea părea puțin abstracte. Aruncați o privire la acest tabel pentru a vă familiariza cu unele călduri specifice obișnuite atât în ​​funcție de juli cât și de calorii și comparați-le cu ceea ce știți despre modul în care aceste substanțe se încălzesc!

Material Căldură specifică în J/kg ° C Căldură specifică în Cal/gram ° C
Aur 129 0,031
Aer 1005 0,24
Piele 1500 0,36
Ulei de masline 1790 0,43
Hârtie 1336 0,32
Sare de masă 880 0,21
Nisip de cuarț 830 0,19
Oţel 490 0,12
Apa in stare lichida 4182 1,00
Lemn 1300 - 2400 0,41

Ce urmeaza?

Dacă căldura specifică a apei v-a provocat cu toții în legătură cu chimia, chimia AP poate fi pentru dvs.! Consultați această programă de chimie AP pentru a afla mai multe despre subiectele care vor fi tratate.

Sau poate sunteți deja în domeniul chimiei AP și căutați câteva sfaturi și trucuri pentru cum să vă asumați examenul. Consultați acest ghid pentru examenul de chimie AP pentru tot ce trebuie să știți!

Dacă nu sunteți destul de pregătiți pentru examen, dar aveți nevoie de un pic suplimentar în cursul dvs. de chimie AP, acest ghid de studiu AP Chimie poate fi exact ceea ce căutați.

Aveți prieteni care au nevoie și de ajutor pentru pregătirea testului? Distribuiți acest articol!

Melissa Brinks a absolvit Universitatea din Washington în 2014, cu o licență în limba engleză, cu un accent creativ de scriere. A petrecut câțiva ani îndrumând studenții K-12 în multe discipline, inclusiv în pregătirea SAT, pentru a-i ajuta să se pregătească pentru educația lor universitară.