TechCodeview

Hvis du nogensinde har gået langs en strand på en solskinsdag og dyppet dine tæer i vandet for at køle dem af efter det varme sand, du har udnyttet den specifikke varme fra vand.

På trods af hvordan det kan lyde, refererer specifik varme ikke til den nøjagtige temperatur på noget. Det er et større videnskabeligt koncept, der har at gøre med den energi, det kræver at varme et stof op. Som du måske har bemærket fra eksemplet, ikke alle stoffer varmes op med samme hastighed -deraf de forskellige temperaturer på sandet og vandet.

Vands specifikke varme er en af ​​dets mest interessante egenskaber. I denne artikel vil vi dække, hvad specifik varme er, hvilken ligning du bruger til at finde specifik varme, og hvorfor vands specifikke varme er så høj.

Komfuret, gryden, vandet og dampen har alle forskellige specifikke varme.

Hvad er specifik varme?

Specifik varme er et mål for varmekapacitet, eller hvor meget varme et materiale kan lagre ved ændring af temperatur. En høj varmekapacitet betyder, at et stof kan absorbere meget varme, før det registrerer en temperaturændring – tænk på, hvor lang tid det tager for en gryde at blive varm at røre ved komfuret kontra hvor lang tid det tager vandet indeni at blive varm . Det betyder, at vand har en højere varmekapacitet - det kan lagre mere varme, før det ændrer sig i temperaturen.

spare fra

Specifik varme refererer til den nøjagtige mængde varme, der skal til for at gøre en masseenhed af et stof en grad varmere. Vender vi tilbage til vores eksempel, ville specifik varme identificere præcis, hvor meget varme der kræves for at gøre en enhed vand, såsom en kop, en grad varmere.

Fordi varme virkelig er et mål for energioverførsel, er det mere præcist at sige det specifik varme er faktisk en erklæring om hvor meget energi et stof kan absorbere før en temperaturændring på én grad.

Specifik varme måles typisk i Joule og kilojoule pr. gram masse, med Celsius som et mål for temperatur. Kilogram og Fahrenheit kan bruges, men det er sjældnere.

Et stofs specifikke varme kan påvirkes af temperatur og tryk, så den specifikke varme bestemmes typisk ved konstant temperatur og tryk, typisk 25 grader Celsius.

Hvad er ligningen for specifik varme?

Ligningen til at beregne specifik varme er:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ repræsenterer mængden af ​​varme, $s$ den specifikke varme (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m stoffets masse i gram, og $ΔT$ den observerede ændring i temperatur.

Forskellige slags vand, såsom havvand, kan have forskellig specifik varme.

Hvad er vands specifikke varme?

Nogle stoffer opvarmes hurtigt, mens andre stoffer opvarmes langsomt. Vand er en af ​​de sidstnævnte - det har en høj specifik varmekapacitet, fordi det kræver mere energi at hæve temperaturen.

Vand har en specifik varmekapacitet på 4182 J/kg°C. Fordi vand er et så vigtigt og almindeligt stof, har vi endda en særlig måde at identificere mængden af ​​energi, der skal til for at hæve et gram vand med en grad Celsius - en kalorie. Dette er forskelligt fra den slags kalorie, vi taler om i mad. Den slags kalorier svarer til 1.000 kalorier, hvorfor fødevarerelaterede kalorier også nogle gange omtales som kilokalorier eller kcal.

Vands specifikke varme er en del højere end mange andre almindelige stoffer. For eksempel er den specifikke varme for jern 449 J/kg°C, sand er 830 J/kg°C, og egetræ er 2400 J/kg°C.

Det skyldes, at vand, der består af to brintatomer og et oxygenatom, er elektronegativt. Et elektronegativt atom er mere tilbøjeligt til at trække elektroner til sig selv, fordi den ene side af atomet vil have en delvis positiv ladning, og den anden vil have en delvis negativ ladning. De modsat ladede sider trækkes naturligt til hinanden og danner en svagere brintbinding. Det er derfor, vandet er i stand til at flyde forbi sig selv, men også binde sammen - det danner og bryder konstant disse bindinger.

Disse bindinger er også grunden til, at flydende vand har en høj specifik varme. Enhver energi, der bruges til opvarmning af vand, deles mellem at bryde bindingerne og opvarme vandet. På grund af dette, det kræver mere energi at opvarme vand end andre stoffer.

For eksempel, hvis du er på stranden på en solskinsdag, vil du bemærke, at sandet ofte er ret varmt at gå på, men vandet føles altid køligt, selv på lavvandet. Det skyldes, at sand har en lavere specifik varmekapacitet - det kræver mindre energi at hæve temperaturen med en grad. Fordi vand har en høj varmekapacitet, kræver det mere energi at hæve temperaturen med én grad. Solen udsender en mere eller mindre konstant energihastighed, som opvarmer sand hurtigere og vandet langsommere.

Sand har en meget lavere specifik varme end vand - det er derfor, det bliver varmt så hurtigt!

Specifik varme tabel

Hvis du ikke allerede er bekendt med Joule og kalorier, kan disse tal virke lidt abstrakte. Tag et kig på denne tabel for at gøre dig bekendt med nogle almindelige specifikke varme i henhold til både Joule og Kalorier, og sammenlign dem med, hvad du ved om, hvordan disse stoffer opvarmes!

Hvad er det næste?

Klar til mere vandrelateret videnskabelig viden?Lær alt om vandabsorberende forbindelser (det passende navngivne hydrater) og vandtæthed .

Hvis den specifikke varme fra vand har fået jer alle til at tænke på kemi, kan AP kemi være noget for dig! Tjek dette ud AP kemi pensum for at lære mere om, hvilke emner der vil blive dækket.

switch statement java

Eller måske er du allerede i AP-kemi, og du leder efter nogle tips og tricks til, hvordan du klarer din eksamen. Tjek dette ud guide til AP kemi eksamen for alt hvad du behøver at vide!

Hvis du ikke er helt klar til eksamen, men du har brug for et lille ekstra boost i dit AP kemi kursus, denne AP Chemistry-studieguide kan være lige det, du leder efter.