Če ste kdaj hodili po plaži na sončen dan in po vročem pesku potopili prste na nogi v vodo, da bi jih ohladili, ste izkoristili specifično toploto vode.

Kljub temu, kako se morda sliši, se specifična toplota ne nanaša na točno temperaturo nečesa. To je širši znanstveni koncept, ki je povezan z energijo, ki je potrebna za segrevanje snovi. Kot ste morda opazili iz primera, vse snovi se ne segrejejo z enako hitrostjo — zato različne temperature peska in vode.

Specifična toplota vode je ena njenih najbolj zanimivih lastnosti. V tem članku bomo opisali, kaj je specifična toplota, katero enačbo uporabite za iskanje specifične toplote in zakaj je specifična toplota vode tako visoka.

Štedilnik, lonec, voda in para imajo različne specifične toplote.

Kaj je specifična toplota?

Specifična toplota je merilo toplotne kapacitete ali koliko toplote lahko material shrani pri spreminjanju temperature. Visoka toplotna zmogljivost pomeni, da lahko snov absorbira veliko toplote, preden zazna spremembo temperature – pomislite, koliko časa potrebuje, da se lonec na štedilniku segreje na dotik, v primerjavi s tem, koliko časa potrebuje voda v notranjosti, da se segreje . To pomeni, da ima voda večjo toplotno kapaciteto – lahko shrani več toplote, preden se temperatura spremeni.

java povezljivost

Specifična toplota se nanaša na točno količino toplote, ki je potrebna, da se ena enota mase snovi segreje za eno stopinjo. Če se vrnemo k našemu primeru, bi specifična toplota natančno določila, koliko toplote je potrebno, da se ena enota vode, na primer ena skodelica, segreje za eno stopinjo.

Ker je toplota v resnici merilo prenosa energije, je bolj natančno tako reči specifična toplota je pravzaprav izjava o tem, koliko energija snov lahko absorbira pred spremembo temperature za eno stopinjo.

Specifična toplota se običajno meri v joulih in kilodžulih na en gram mase, pri čemer je Celzij merilo temperature. Uporabljajo se lahko kilogrami in Fahrenheiti, vendar je to redkeje.

Na specifično toploto snovi lahko vplivata temperatura in tlak, zato se specifična toplota običajno določi pri stalni temperaturi in tlaku, običajno 25 stopinj Celzija.

Kakšna je enačba za specifično toploto?

Enačba za izračun specifične toplote je:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ predstavlja količino toplote, $s$ specifično toploto (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m maso snovi v gramih in $ΔT$ opazovano spremembo temperatura.

Različne vrste vode, na primer morska voda, imajo lahko različno specifično toploto.

Kaj je specifična toplota vode?

Nekatere snovi se segrejejo hitro, druge pa počasi. Voda je ena od slednjih - ima visoko specifično toplotno kapaciteto, ker potrebuje več energije za dvig temperature.

Voda ima specifično toplotno kapaciteto 4182 J/kg°C. Ker je voda tako pomembna in običajna snov, imamo celo poseben način za določitev količine energije, ki je potrebna, da se en gram vode dvigne za eno stopinjo Celzija – kalorija. To se razlikuje od vrste kalorij, o katerih govorimo v hrani. Ta vrsta kalorij je enakovredna 1000 kalorijam, zato se kalorije, povezane s hrano, včasih imenujejo tudi kilokalorije ali kcal.

Specifična toplota vode je precej višja od mnogih drugih običajnih snovi. Specifična toplota železa je na primer 449 J/kg°C, peska 830 J/kg°C, hrastovega lesa pa 2400 J/kg°C.

To je zato, ker je voda, sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika, elektronegativna. Elektronegativni atom bo bolj verjetno pritegnil k sebi elektrone, ker bo ena stran atoma imela delno pozitiven naboj, druga pa delno negativen naboj. Nasprotno nabiti strani se naravno vlečeta druga k drugi in tvorita šibkejšo vodikovo vez. Zato je voda sposobna teči mimo sebe, a se tudi povezati – nenehno oblikuje in lomi te vezi.

verižni niz v Javi

Te vezi so tudi razlog, zakaj ima tekoča voda visoko specifično toploto. Vsaka energija, ki se porabi za ogrevanje vode, se razdeli med prekinitev vezi in ogrevanje vode. Zaradi tega, za ogrevanje vode je potrebno več energije kot za druge snovi.

Če ste na primer na plaži na sončen dan, boste opazili, da je pesek pogosto precej vroč za hojo, vendar je voda vedno hladna, tudi v plitvini. To je zato, ker ima pesek nižjo specifično toplotno kapaciteto – potrebuje manj energije, da dvigne temperaturo za eno stopinjo. Ker ima voda visoko toplotno kapaciteto, potrebuje več energije, da dvigne temperaturo za eno stopinjo. Sonce oddaja bolj ali manj konstantno količino energije, ki pesek segreva hitreje in vodo počasneje.

Pesek ima veliko nižjo specifično toploto kot voda – zato se tako hitro segreje!

Tabela specifične toplote

Če še niste seznanjeni z Jouli in kalorijami, se vam bodo te številke morda zdele nekoliko abstraktne. Oglejte si to tabelo, da se seznanite z nekaterimi pogostimi specifičnimi toplotami glede na joule in kalorije ter jih primerjajte s tem, kar veste o tem, kako se te snovi segrejejo!

Kaj je naslednje?

Ste pripravljeni na več znanstvenega znanja o vodi?Naučite se vse o spojine, ki absorbirajo vodo (z ustreznim imenom hidrati) in gostota vode .

Če vas je specifična toplota vode navdušila za kemijo, je kemija AP morda za vas! Preverite to AP učni načrt kemije če želite izvedeti več o tem, katere teme bodo obravnavane.

Morda pa ste že pri kemiji AP in iščete nekaj nasvetov in trikov, kako uspešno opraviti izpit. Preverite to vodnik za izpit iz kemije AP za vse, kar morate vedeti!

Če še niste povsem pripravljeni na izpit, vendar potrebujete malo dodatne spodbude v vašem tečaju kemije AP, ta študijski priročnik AP Chemistry je morda ravno to, kar iščete.