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

În ciuda modului în care poate suna, căldura specifică nu se referă la temperatura exactă a ceva. Este un concept științific mai larg care are de-a face cu energia necesară pentru a încălzi o substanță. După cum probabil ați observat din exemplu, nu toate substanțele se încălzesc în același ritm — de aici și temperaturile diferite ale nisipului și apei.

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

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

Ce este căldura specifică?

Căldura specifică este o măsură a capacității de căldură sau cât de multă căldură 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 la cât timp durează o oală să se încălzească la atingerea aragazului față de cât timp durează apa din interior să se încălzească . Aceasta înseamnă că apa are o capacitate de căldură mai mare - poate stoca mai multă căldură înainte de a schimba temperatura.

caractere de escape java

Căldura specifică se referă la cantitatea exactă de căldură necesară pentru a face o unitate de masă a unei substanțe cu un grad 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, cu un grad mai caldă.

Deoarece căldura este într-adevăr o măsură a transferului de energie, este mai corect să spunem asta căldura specifică este de fapt o declarație a cât de mult energie o substanță poate absorbi înainte de o schimbare de un grad a temperaturii.

Căldura specifică este măsurată în mod obișnuit în Jouli și kilojuli pe un gram de masă, cu Celsius ca măsură de temperatură. Pot fi folosite kilograme și Fahrenheit, dar este mai rar.

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

Care este ecuația pentru căldură specifică?

Ecuația pentru calcularea căldurii specifice este:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ reprezintă cantitatea de căldură, $s$ căldura specifică (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m masa substanței în grame și $ΔT$ modificarea observată în temperatura.

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

cum să știi dacă cineva te-a blocat pe Android

Care este căldura specifică a apei?

Unele substanțe se încălzesc rapid, în timp ce alte substanțe se încălzesc lent. Apa este una dintre acestea din urmă – are o capacitate de căldură specifică mare, 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 și o modalitate specială de a identifica cantitatea de energie necesară pentru a crește un gram de apă cu un grad Celsius - o calorie. Acesta 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 legate de alimente sunt uneori denumite kilocalorii sau kcal.

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

Asta pentru că apa, formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, este electronegativă. Este mai probabil ca un atom electronegativ să atragă electroni la sine, deoarece o parte a atomului va avea o sarcină parțial pozitivă, iar cealaltă va avea o sarcină parțial negativă. Laturile încărcate opuse sunt atrase în mod natural una de alta, formând o legătură de hidrogen mai slabă. De aceea apa este capabilă să curgă pe lângă ea însăși, dar și să se lege între ele - 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 folosită pentru încălzirea apei este împărțită între ruperea legăturilor și încălzirea apei. Din acest motiv, este nevoie de mai multă energie pentru a încălzi apa decât alte substanțe.

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

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

Tabel de căldură specifică

Dacă nu sunteți deja familiarizat cu Jouli și Calorii, aceste numere ar putea părea puțin abstracte. Aruncați o privire la acest tabel pentru a vă familiariza cu câteva călduri specifice comune atât în ​​funcție de Jouli, cât și de Calorii și comparați-le cu ceea ce știți despre modul în care aceste substanțe se încălzesc!

Ce urmeaza?

Sunteți gata pentru mai multe cunoștințe științifice legate de apă?Aflați totul despre compuși care absorb apă (numiți corespunzător hidrați) si densitatea apei .

Dacă căldura specifică a apei v-a entuziasmat pe toți despre chimie, chimia AP poate fi pentru dvs.! Verifica asta Programa de chimie AP pentru a afla mai multe despre subiectele care vor fi abordate.

Sau poate că ești deja în chimie AP și cauți câteva sfaturi și trucuri pentru cum să-ți superi examenul. Verifica asta ghid pentru examenul de chimie AP pentru tot ce trebuie să știi!

Dacă nu ești pregătit pentru examen, dar ai nevoie de un mic impuls suplimentar la cursul de chimie AP, acest ghid de studiu AP Chimie poate fi exact ceea ce cauți.