Üks põhilisi aspekte, mida kasutatakse nii füüsikas kui keemias, on erisoojus. Täpsemalt vee erisoojus see on väga vajalik peaaegu igasugustes katsetes. Kõigepealt tuleb teada, mis on spetsiifiline soojus, ja teada, kui tähtis on teada seda väärtust vees.
Seetõttu pühendame selle artikli, et teile öelda kõik, mida peate teadma vee erisoojuse ja selle olulisuse kohta.
Mis on erisoojus
Aine temperatuuri tõstmiseks on vaja teatud kogust energiat. See energiahulk tuleb anda soojuse kujul. Seda nimetatakse erisoojuseks. Teine nimi, mille järgi seda tuntakse, on erisoojusmahtuvus. Just see väärtus selgitab, miks puulusikat saab kuumutada aeglasemalt ja järk-järgult kui metalllusikat. See selgitab ka põhjust, miks me kasutame teatud materjale, et saaksime ehitada mõningaid tööriistu ja riistu vastavalt nende kasutusotstarbele.
Sellega määratleme füüsikas erisoojust energia hulk, mis tuleb aine massiühikule üle kanda, et selle temperatuuri ühe kraadi võrra tõsta. Peaaegu alati kasutatakse näitena vee erisoojust. See tähendab energiahulka, mis on vajalik vee soojendamiseks ühe kraadi võrra. Teame, et kui ühe kilogrammi toatemperatuuril vee peale kanda 4182 džauli energiat, tõstab see kogus selle temperatuuri ühe kraadi võrra. Sel viisil saame väärtuse, mille kohaselt vee erisoojus võrdub 4182 džauliga kilogrammi ja kraadi kohta.
Vee erisoojuse ühikud
Me teame, et vee erisoojust saab väljendada erinevates ühikutes. Tavaliselt Energia-, massi- ja temperatuuriühikud peavad kajastuma, et need kokku kajastuksid. Rahvusvahelises ühikusüsteemis on meil džaul kilogrammi kohta, mis on mass, ja kelvin, mis on temperatuur. Teiste materjalide puhul on see väärtus erinev, kuna ülejäänud väärtuste aluseks või võrdlusalusena kasutatakse vee erisoojust. Näiteks terase erisoojus on 502 džauli kilogrammi ja kelvini kohta. See tähendab, et kilogrammi terase temperatuuri tõstmiseks ühe kelvini võrra kulub 502 džauli energiat.
Teine võimalus vee või muu materjali erisoojuse väljendamiseks on muudes ühikutes. Näiteks saate määrata kaloreid grammi ja Celsiuse kraadide kohta. Kordame terase näidet. Sel juhul oleks erisoojus 0.12 kalorit grammi ja Celsiuse kraadide kohta. See tähendab, et 0.12 kalorit energiat on vaja soojuse kujul, et tõsta temperatuuri ühe gramm terase võrra.
põhijooned
Enne vee erisoojuse täielikku sisenemist on vaja hästi teada, millised on selle omadused. See on intensiivne füüsikaline omadus, mis ei sõltu aine kogusest. See tähendab, et olenemata aine kogusest, mis meil on, on selle temperatuuri tõstmiseks vaja sama energiat. Teisest küljest võib erisoojus erinevatel temperatuuridel erineda. See tähendab, et energia hulk, mida peame üle kandma, et saaksime temperatuuri ühe kraadi võrra tõsta, ei ole sama, mis tuleb üle kanda ümbritseva keskkonna temperatuuril 100 kraadi või 0 kraadi. Parim näide selle kohta on vee erisoojuse sõltuvus temperatuurist. Näeme, et erinevatel temperatuuridel on vee erisoojus erinev.
Võime öelda, et see on omadus, mis ainetel on ja see see on seotud energiahulgaga, mis kulub temperatuuri tõstmiseks. Veel üks olulisemaid omadusi, mis veel on, on see, et sellel on kõrge erisoojus. See tähendab, et vee temperatuuri tõstmiseks peavad nad massiühiku kohta neelama palju soojust.
Vee erisoojus on erinev sõltuvalt sellest, kas mahtu hoitakse konstantsena või rõhku hoitakse konstantsena. Need muutujad määravad sõltuvalt nendest tingimustest ka muid väärtusi. Kui viidame aine mahule, siis ka isohoorne erisoojus. Teisalt, kui viidata pidevale rõhule, siis juhime tähelepanu sellele, et isobaarne erisoojus. Kui me läheme praktikale, siis see erinevus ilmneb peamiselt töötades gaaside, mitte vedelikega.
Vee erisoojuse tähtsus
Me teame, et standardsetes tingimustes vajab kilogramm vett temperatuuri tõusuks 1 ºC, st 1 kcal / ° C • kg, mis võrdub rahvusvahelises süsteemis 1 J / (K • kg) 4184 kilokaloriga. Me teame, et see spetsiifiline kuumus on kõrgeim kui mis tahes muu levinud aine. Kui paneme suvel basseini veega täis päikese kätte, võib see olla kuum ja soe. Sellest hoolimata see ei tõsta oma temperatuuri nii palju, et selles mune keeta või küpsetada. Teisalt, kui asetame metallvarda, siis tõenäoliselt ei saa te seda vastu võtta, kuna selle temperatuur on nii kõrge, et see põleb.
Vee erisoojus tuleneb vesiniksidemetest, millest veemolekulid koosnevad. See on teatud tüüpi molekulidevaheline interaktsioon, mis on nii tugev, et nende vibreerimiseks ja temperatuuri tõstmiseks on vaja anda palju energiat. Vesiniksidemed on väga võimsad ja nende liikumiseks kulub energiat. Seetõttu nõuab vee keev hoidmine pidevat energiavarustust.
Selle tähtsus kandub edasi ka meteoroloogias. Asjaolu, et vee aastane soojusmahtuvus on nii suur, on kummaline fakt, kui mitte a oluline vara, mis aitab eriti reguleerida ilma ja kliimat üldiselt. Selle kõrge erisoojuse tõttu teame, et suured veekogud vastutavad äärmuslike temperatuurikõikumiste reguleerimise eest kogu planeedil. Kui ei, siis ei oleks kliimal tõenäoliselt samu omadusi kui täna.