Jedním ze základních aspektů používaných ve fyzice i chemii je specifické teplo. Konkrétně měrné teplo vody je velmi žádaný téměř u každého typu experimentu. První věcí, kterou musíte udělat, je vědět, co je to specifické teplo, a znát důležitost znalosti této hodnoty ve vodě.
Proto se budeme věnovat tomuto článku, abychom vám řekli vše, co potřebujete vědět o specifickém teple vody a jeho důležitosti.
Co je měrné teplo
Aby látka zvýšila svou teplotu, je potřeba určité množství energie. Toto množství energie musí být dáno ve formě tepla. To je to, co je známé jako specifické teplo. Dalším názvem, pod kterým je známá, je měrná tepelná kapacita. Právě tato hodnota vysvětluje, proč lze vařečku zahřívat pomaleji a progresivněji než kovovou. Vysvětluje také důvod, proč používáme určité materiály, abychom mohli vyrábět některé nástroje a náčiní podle jejich zamýšleného použití.
Tím definujeme ve fyzice jako specifické teplo množství energie, které se musí přenést na jednotkovou hmotnost látky, aby se zvýšila její teplota o jeden stupeň. Jako příklad se téměř vždy používá měrné teplo vody. Tedy množství energie potřebné k ohřevu vody o jeden stupeň teploty. Víme, že pokud se 4182 joulů energie přenese na jeden kilogram vody, která má pokojovou teplotu, uvedené množství vody zvýší její teplotu o jeden stupeň. Tímto způsobem můžeme získat hodnotu, že měrné teplo vody je ekvivalentní 4182 joulům na kilogram a stupeň.
Jednotky měrného tepla vody
Víme, že měrné teplo vody lze vyjádřit v různých jednotkách. Obvykle Jednotky energie, hmotnosti a teploty se musí odrážet, aby se odrazily celkem. V mezinárodní soustavě jednotek máme joule na kilogram, což je hmotnost, a kelvin, což je teplota. U jiných materiálů je tato hodnota odlišná, protože měrné teplo vody se používá jako základ nebo reference pro zbytek hodnot. Například měrné teplo oceli je 502 joulů na kilogram a kelvin. To znamená, že na to, aby kilogram oceli zvýšil svou teplotu o jeden kelvin, bude potřeba energie 502 joulů.
Další způsob, jak vyjádřit měrné teplo vody nebo jiného materiálu, je v jiných jednotkách. Můžete například nastavit kalorie na gram a stupně Celsia. Opakujeme příklad oceli. V tomto případě by specifické teplo bylo 0.12 kalorií na gram a stupně Celsia. To znamená, že pro zvýšení teploty o jeden stupeň gramu oceli je zapotřebí 0.12 kalorií energie ve formě tepla.
Hlavní charakteristiky
Před úplným vstupem do specifického tepla vody je nutné dobře vědět, jaké jsou jeho vlastnosti. Je to intenzivní fyzikální vlastnost, která nezávisí na množství látky. To znamená, že bez ohledu na množství látky, kterou máme, je ke zvýšení její teploty potřeba stejná energie. Na druhou stranu se měrné teplo může při různých teplotách měnit. To znamená, že množství energie, kterou budeme muset přenést, abychom mohli zvýšit teplotu o jeden stupeň, není stejné jako množství, které je potřeba přenést při okolní teplotě 100 stupňů nebo 0 stupňů. Nejlepším příkladem je teplotní závislost měrného tepla vody. Vidíme, že při různých teplotách se měrné teplo vody mění.
Můžeme říci, že je to vlastnost, kterou mají látky a to souvisí to s množstvím energie potřebné ke zvýšení jeho teploty. Další z nejvýznamnějších charakteristik vody je, že má vysoké měrné teplo. To znamená, že aby zvýšili teplotu vody, musí absorbovat hodně tepla na jednotku hmotnosti.
Specifické teplo vody se liší podle toho, zda je udržován konstantní objem nebo konstantní tlak. Tyto proměnné také nastavují další hodnoty v závislosti na těchto podmínkách. Když odkazujeme na objem látky, odkazujeme na isochorické měrné teplo. Na druhou stranu, pokud mluvíme o konstantním tlaku, poukazujeme na to, že izobarické specifické teplo. Pokud půjdeme do praxe, je tento rozdíl hlavně při práci s plyny a ne s kapalinami.
Význam měrného tepla vody
Víme, že za standardních podmínek potřebuje kilogram vody 1 kilokalorie, aby její teplota vzrostla o 1 ° C, tj. 1 kcal / ° C • kg, což odpovídá 4184 J / (K • kg) v mezinárodním systému. Víme, že toto specifické teplo je nejvyšší než jakákoli jiná běžná látka. Pokud v létě dáme umyvadlo s vodou na plné slunce, může být vyhřívané a teplé. Nicméně, nezvýší dostatečně teplotu, aby v ní vařila nebo vařila vejce. Na druhou stranu, pokud umístíme kovovou tyč, je pravděpodobné, že ji nebudete moci vzít, protože její teplota bude tak vysoká, že bude hořet.
Specifické teplo vody je způsobeno vodíkovými vazbami, ze kterých jsou molekuly vody vyrobeny. Jde o typ interakce mezi molekulami, která je tak silná, že je nutné poskytnout hodně energie, aby se rozvibrovaly a zvýšila se jejich teplota. Vodíkové vazby jsou velmi silné a jejich pohyb vyžaduje energii. Udržování varu vody proto vyžaduje nepřetržitý přísun energie.
Jeho význam se přenáší i v meteorologii. Skutečnost, že voda má tak vysokou roční tepelnou kapacitu, je zvláštní skutečnost, ne-li a důležitá vlastnost, která zejména pomáhá regulovat počasí a podnebí obecně. Tím, že máme toto vysoké měrné teplo, víme, že velké vodní útvary jsou odpovědné za regulaci extrémních výkyvů teploty na celé planetě. Pokud ne, klima by pravděpodobně nemělo stejné vlastnosti, jaké známe dnes.