Pokud jste se někdy za slunečného dne procházeli po pláži a ponořili si prsty do vody, abyste je zchladili po horkém písku, využili jste specifické teplo vody.

Navzdory tomu, jak to může znít, specifické teplo neodkazuje na přesnou teplotu něčeho. Je to větší vědecký koncept, který souvisí s energií potřebnou k zahřátí látky. Jak jste si mohli všimnout z příkladu, ne všechny látky se ohřívají stejnou rychlostí – proto různé teploty písku a vody.

Měrné teplo vody je jednou z jejích nejzajímavějších vlastností. V tomto článku se budeme zabývat tím, co je specifické teplo, jakou rovnici používáte k nalezení specifického tepla a proč je specifické teplo vody tak vysoké.

Sporák, hrnec, voda a pára mají různé specifické teploty.

Co je specifické teplo?

Měrné teplo je měřítkem tepelné kapacity neboli toho, kolik tepla může materiál uložit při změně teploty. Vysoká tepelná kapacita znamená, že látka může absorbovat velké množství tepla, než zaznamená změnu teploty – zamyslete se nad tím, jak dlouho trvá, než se hrnec ohřeje na dotek na sporáku, a jak dlouho trvá, než se voda uvnitř ohřeje. . To znamená, že voda má vyšší tepelnou kapacitu – může akumulovat více tepla před změnou teploty.

multithreading v Javě

Specifické teplo se vztahuje k přesnému množství tepla potřebnému k oteplení jedné jednotky hmotnosti látky o jeden stupeň. Vrátíme-li se k našemu příkladu, měrné teplo by přesně určilo, kolik tepla je potřeba k ohřátí jedné jednotky vody, například jednoho šálku, o jeden stupeň.

Protože teplo je skutečně měřítkem přenosu energie, je přesnější to říci měrné teplo je vlastně údaj o tom, kolik energie látka může absorbovat před změnou teploty o jeden stupeň.

Specifické teplo se obvykle měří v joulech a kilojoulech na jeden gram hmoty, přičemž mírou teploty je Celsius. Mohou být použity kilogramy a Fahrenheit, ale je to vzácnější.

Specifické teplo látky může být ovlivněno teplotou a tlakem, takže specifické teplo se obvykle určuje při konstantní teplotě a tlaku, obvykle 25 stupňů Celsia.

Jaká je rovnice pro specifické teplo?

Rovnice pro výpočet měrného tepla je:

$$Q = s × m × ΔT $$

$Q$ představuje množství tepla, $s$ měrné teplo (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m hmotnost látky v gramech a $ΔT$ pozorovanou změnu v teplota.

Různé druhy vody, jako je mořská voda, mohou mít různé specifické teplo.

Jaké je specifické teplo vody?

Některé látky se zahřívají rychle, jiné pomalu. Voda je jednou z posledních – má vysokou specifickou tepelnou kapacitu, protože ke zvýšení teploty vyžaduje více energie.

Voda má měrnou tepelnou kapacitu 4182 J/kg°C. Protože voda je tak důležitá a běžná látka, máme dokonce speciální způsob, jak určit množství energie, které je potřeba ke zvýšení jednoho gramu vody o jeden stupeň Celsia – kalorie. To se liší od druhu kalorií, o kterých mluvíme v jídle. Tento druh kalorií odpovídá 1 000 kaloriím, a proto se kalorie související s jídlem také někdy označují jako kilokalorie nebo kcal.

Měrné teplo vody je o něco vyšší než u mnoha jiných běžných látek. Například měrné teplo železa je 449 J/kg°C, písku 830 J/kg°C a dubového dřeva 2400 J/kg°C.

Je to proto, že voda, která se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku, je elektronegativní. Elektronegativní atom k sobě s větší pravděpodobností přitáhne elektrony, protože jedna strana atomu bude mít částečně kladný náboj a druhá částečně záporný náboj. Opačné nabité strany jsou přirozeně přitahovány k sobě a tvoří slabší vodíkovou vazbu. To je důvod, proč voda může protékat kolem sebe, ale také se spojovat – neustále tato pouta vytváří a ruší.

Tyto vazby jsou také důvodem, proč má kapalná voda vysoké měrné teplo. Veškerá energie vložená do ohřevu vody je rozdělena mezi přerušení vazeb a ohřev vody. Kvůli tomu, na ohřev vody je potřeba více energie než na jiné látky.

Pokud jste například na pláži za slunečného dne, všimnete si, že písek je často dost horký na chůzi, ale voda je vždy chladná, dokonce i na mělčině. Je to proto, že písek má nižší specifickou tepelnou kapacitu – ke zvýšení teploty o jeden stupeň je potřeba méně energie. Protože má voda vysokou tepelnou kapacitu, vyžaduje více energie ke zvýšení teploty o jeden stupeň. Slunce vydává víceméně konstantní rychlost energie, která ohřívá písek rychleji a vodu pomaleji.

Písek má mnohem nižší specifické teplo než voda – proto se tak rychle zahřívá!

java char to int

Tabulka specifického tepla

Pokud ještě neznáte Jouly a kalorie, mohou se tato čísla zdát trochu abstraktní. Podívejte se na tuto tabulku, abyste se seznámili s některými běžnými specifickými teplotami podle joulů a kalorií a porovnejte je s tím, co víte o tom, jak se tyto látky zahřívají!

Co bude dál?

Jste připraveni na další vědecké znalosti související s vodou?Dozvědět se vše o sloučeniny absorbující vodu (příslušně pojmenované hydráty) a hustota vody .

Pokud vás specifické teplo vody rozpálilo o chemii, AP chemie může být pro vás! Podívejte se na toto Sylabus AP chemie se dozvíte více o tom, jaká témata budou pokryta.

Nebo možná už jste v AP chemii a hledáte nějaké tipy a triky, jak zvládnout zkoušku. Podívejte se na toto průvodce zkouškou z chemie AP pro vše, co potřebujete vědět!

Pokud nejste úplně připraveni na zkoušku, ale potřebujete trochu dalšího oživení v kurzu AP chemie, tato studijní příručka AP Chemie může být právě to, co hledáte.