Ако някога сте се разхождали по плаж в слънчев ден и сте потапяли пръстите на краката си във водата, за да ги охладите след горещия пясък, Вие сте се възползвали от специфичната топлина на водата.

Въпреки това как може да звучи, специфичната топлина не се отнася до точната температура на нещо. Това е по-голяма научна концепция, която е свързана с енергията, необходима за нагряване на вещество. Както може би сте забелязали от примера, не всички вещества се затоплят с еднаква скорост — оттук и различните температури на пясъка и водата.

Специфичната топлина на водата е една от най-интересните й характеристики. В тази статия ще разгледаме какво представлява специфичната топлина, какво уравнение използвате, за да намерите специфичната топлина и защо специфичната топлина на водата е толкова висока.

Печката, тенджерата, водата и парата имат различна специфична топлина.

Какво е специфична топлина?

Специфичната топлина е мярка за топлинен капацитет или колко топлина материалът може да съхранява при промяна на температурата. Високият топлинен капацитет означава, че дадено вещество може да абсорбира много топлина, преди да регистрира промяна в температурата – помислете колко време е необходимо на тенджерата да се затопли на допир на печката спрямо това колко време е необходимо на водата вътре, за да се затопли . Това означава, че водата има по-висок топлинен капацитет - тя може да съхранява повече топлина, преди да промени температурата.

обект на масив в java

Специфичната топлина се отнася до точното количество топлина, необходимо, за да направи една единица маса от вещество с един градус по-топло. Връщайки се към нашия пример, специфичната топлина ще идентифицира точно колко топлина е необходима, за да направи една единица вода, като например една чаша, с един градус по-топла.

Тъй като топлината наистина е мярка за пренос на енергия, по-точно е да се каже така специфичната топлина всъщност е твърдение за това колко енергия веществото може да абсорбира преди една градусова промяна в температурата.

Специфичната топлина обикновено се измерва в джаули и килоджаули на един грам маса, като Целзий е мярка за температура. Могат да се използват килограми и Фаренхайт, но е по-рядко.

Специфичната топлина на веществото може да бъде повлияна от температура и налягане, така че специфичната топлина обикновено се определя при постоянна температура и налягане, обикновено 25 градуса по Целзий.

Какво е уравнението за специфична топлина?

Уравнението за изчисляване на специфичната топлина е:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ представлява количеството топлина, $s$ специфичната топлина (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m масата на веществото в грамове и $ΔT$ наблюдаваната промяна в температура.

Различните видове вода, като например морската, могат да имат различна специфична топлина.

Каква е специфичната топлина на водата?

Някои вещества се нагряват бързо, докато други вещества се нагряват бавно. Водата е една от последните - тя има висок специфичен топлинен капацитет, защото изисква повече енергия за повишаване на температурата.

как да разберете дали някой ви е блокирал на android

Водата има специфичен топлинен капацитет 4182 J/kg°C. Тъй като водата е толкова важно и често срещано вещество, ние дори имаме специален начин да идентифицираме количеството енергия, което е необходимо, за да се повиши един грам вода с един градус по Целзий - калория. Това е различно от вида калории, за които говорим в храната. Този вид калории е еквивалентен на 1000 калории, поради което калориите, свързани с храната, понякога се наричат ​​също килокалории или kcal.

Специфичната топлина на водата е доста по-висока от много други обичайни вещества. Например, специфичната топлина на желязото е 449 J/kg°C, пясъкът е 830 J/kg°C, а дъбовият дървен материал е 2400 J/kg°C.

Това е така, защото водата, състояща се от два водородни атома и един кислороден атом, е електроотрицателна. Електроотрицателният атом е по-вероятно да привлече електрони към себе си, защото едната страна на атома ще има частично положителен заряд, а другата ще има частично отрицателен заряд. Противоположно заредените страни са естествено привлечени една към друга, образувайки по-слаба водородна връзка. Ето защо водата може да тече покрай себе си, но също така да се свързва – тя непрекъснато образува и разрушава тези връзки.

Тези връзки също са причината течната вода да има висока специфична топлина. Всяка енергия, изразходвана за нагряване на вода, се разделя между разрушаване на връзките и нагряване на водата. Заради това, отнема повече енергия за затопляне на вода, отколкото за други вещества.

Например, ако сте на плажа в слънчев ден, ще забележите, че пясъкът често е доста горещ за ходене, но водата винаги се чувства хладна, дори на плитко. Това е така, защото пясъкът има по-нисък специфичен топлинен капацитет - отнема по-малко енергия, за да се повиши температурата с един градус. Тъй като водата има висок топлинен капацитет, тя изисква повече енергия, за да повиши температурата с един градус. Слънцето излъчва повече или по-малко постоянна скорост на енергия, която загрява пясъка по-бързо и водата по-бавно.

Пясъкът има много по-ниска специфична топлина от водата - затова се нагорещява толкова бързо!

Таблица за специфична топлина

Ако все още не сте запознати с джаули и калории, тези числа може да изглеждат малко абстрактни. Разгледайте тази таблица, за да се запознаете с някои често срещани специфични топлина според джаули и калории, и ги сравнете с това, което знаете за това как се нагряват тези вещества!

Какво следва?

Готови ли сте за повече научни знания, свързани с водата?Научете всичко за водопоглъщащи съединения (подходящо наречени хидрати) и на плътност на водата .

Ако специфичната топлина на водата ви е запалила по химията, AP химията може да е за вас! Вижте това AP учебна програма по химия за да научите повече за темите, които ще бъдат обхванати.

Или може би вече сте в AP химия и търсите някои съвети и трикове за това как да постигнете успех на изпита си. Вижте това ръководство за изпита по химия AP за всичко, което трябва да знаете!

Ако не сте напълно готови за изпита, но имате нужда от малко допълнително усилване в курса си по химия на AP, това учебно ръководство по химия на AP може да е точно това, което търсите.