Einer der grundlegenden Aspekte, die sowohl in der Physik als auch in der Chemie verwendet werden, ist die spezifische Wärme. Insbesondere die spezifische Wärme von Wasser es ist in fast jeder Art von Experiment dringend erforderlich. Das erste, was zu tun ist, ist zu wissen, was spezifische Wärme ist und wie wichtig es ist, diesen Wert in Wasser zu kennen.
Aus diesem Grund widmen wir Ihnen in diesem Artikel alles, was Sie über die spezifische Wärme von Wasser und ihre Bedeutung wissen müssen.
Was ist spezifische Wärme?
Damit sich die Temperatur einer Substanz erhöht, ist eine bestimmte Energiemenge erforderlich. Diese Energiemenge muss in Form von Wärme abgegeben werden. Dies wird als spezifische Wärme bezeichnet. Ein anderer Name, unter dem es bekannt ist, ist spezifische Wärmekapazität. Dieser Wert erklärt, warum sich ein Holzlöffel langsamer und gleichmäßiger erhitzen kann als ein Metalllöffel. Es erklärt auch, warum wir zum Bau mancher Werkzeuge und Utensilien je nach Verwendungszweck bestimmte Materialien verwenden.
Damit definieren wir in der Physik als spezifische Wärme die Energiemenge, die auf eine Masseeinheit der Substanz übertragen werden muss, um ihre Temperatur um ein Grad zu erhöhen. Als Beispiel wird fast immer die spezifische Wärmekapazität von Wasser verwendet. Das ist die Energiemenge, die nötig ist, um Wasser um ein Grad zu erwärmen. Wir wissen, dass sich die Temperatur eines Kilogramms Wasser bei Raumtemperatur um ein Grad erhöht, wenn 4182 Joule Energie auf dieses übertragen werden. Auf diese Weise können wir den Wert ermitteln, dass die spezifische Wärmekapazität von Wasser 4182 Joule pro Kilogramm und Grad entspricht.
Einheiten der spezifischen Wasserwärme
Wir wissen, dass die spezifische Wärme von Wasser in verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden kann. Meistens Die Einheiten von Energie, Masse und Temperatur müssen reflektiert werden, um insgesamt zu reflektieren. Im internationalen Einheitensystem gibt es Joule pro Kilogramm, also die Masse, und Kelvin, also die Temperatur. Bei anderen Materialien ist dieser Wert anders, da die spezifische Wärmekapazität von Wasser als Grundlage oder Referenz für die restlichen Werte verwendet wird. Beispielsweise beträgt die spezifische Wärmekapazität von Stahl 502 Joule pro Kilogramm und Kelvin. Dies bedeutet, dass 502 Joule Energie benötigt werden, um die Temperatur eines Kilogramms Stahl um ein Kelvin zu erhöhen.
Eine andere Möglichkeit, die spezifische Wärme von Wasser oder einem anderen Material auszudrücken, besteht in anderen Einheiten. Zum Beispiel können Sie Kalorien pro Gramm und Grad Celsius einstellen. Wir wiederholen das Beispiel Stahl. In diesem Fall würde die spezifische Wärme 0.12 Kalorien pro Gramm und Grad Celsius betragen. Dies bedeutet, dass 0.12 Kalorien Energie in Form von Wärme benötigt werden, um die Temperatur um ein Grad eines Gramms Stahl zu erhöhen.
Schlüsselmerkmale
Bevor Sie vollständig in die spezifische Wärme des Wassers eintreten, müssen Sie seine Eigenschaften genau kennen. Es ist ein intensive physikalische Eigenschaft, die nicht von der Menge des Stoffes abhängt. Dies bedeutet, dass unabhängig von der Menge der Substanz, die wir haben, die gleiche Menge an Energie benötigt wird, um ihre Temperatur zu erhöhen. Andererseits kann die spezifische Wärmekapazität bei unterschiedlichen Temperaturen variieren. Dies bedeutet, dass die Energiemenge, die wir übertragen müssen, um die Temperatur um ein Grad zu erhöhen, nicht dieselbe ist wie die Energiemenge, die bei einer Raumtemperatur von 100 Grad oder bei 0 Grad übertragen werden muss. Das beste Beispiel hierfür ist die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität von Wasser. Wir sehen, dass die spezifische Wärmekapazität von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen variiert.
Wir können sagen, dass es eine Eigenschaft ist, die Substanzen haben und dass es hängt mit der Energiemenge zusammen, die benötigt wird, um die Temperatur zu erhöhen. Eine weitere der wichtigsten Eigenschaften von Wasser ist seine hohe spezifische Wärme. Dies bedeutet, dass sie zur Erhöhung der Wassertemperatur viel Wärme pro Masseneinheit aufnehmen müssen.
Die spezifische Wärme von Wasser ist unterschiedlich, je nachdem, ob das Volumen konstant gehalten oder der Druck konstant gehalten wird. Diese Variablen setzen abhängig von diesen Bedingungen auch andere Werte. Wenn wir uns auf das Volumen der Substanz beziehen, beziehen wir uns auf die isochore spezifische Wärme. Wenn wir uns dagegen auf konstanten Druck beziehen, weisen wir auf die isobare spezifische Wärme hin. Wenn wir zum Üben gehen, wird dieser Unterschied hauptsächlich beim Arbeiten mit Gasen und nicht mit Flüssigkeiten gemacht.
Bedeutung der spezifischen Wärme von Wasser
Wir wissen, dass ein Kilogramm Wasser unter Standardbedingungen 1 Kilokalorie benötigt, damit seine Temperatur um 1 ºC steigt, dh 1 kcal / ° C • kg, was im internationalen System 4184 J / (K • kg) entspricht. Wir wissen, dass diese spezifische Wärme die höchste ist als jede andere übliche Substanz. Wenn wir im Sommer ein Becken mit Wasser in die volle Sonne stellen, kann es erwärmt und warm werden. Jedoch, es wird seine Temperatur nicht genug erhöhen, um darin Eier zu kochen oder zu kochen. Wenn wir andererseits eine Metallstange platzieren, ist es wahrscheinlich, dass Sie sie nicht nehmen können, da ihre Temperatur so hoch ist, dass sie brennt.
Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beruht auf den Wasserstoffbrücken, aus denen die Wassermoleküle bestehen. Dabei handelt es sich um eine Art der Wechselwirkung zwischen Molekülen, die so stark ist, dass viel Energie erforderlich ist, um sie zum Schwingen zu bringen und ihre Temperatur zu erhöhen. Wasserstoffbrücken sind sehr stark und es wird Energie benötigt, um sie zu bewegen. Um das Wasser am Kochen zu halten, ist daher eine kontinuierliche Energiezufuhr erforderlich.
Seine Bedeutung spiegelt sich auch in der Meteorologie wider. Die Tatsache, dass Wasser eine so hohe jährliche Wärmekapazität besitzt, ist keine merkwürdige Tatsache, sondern eine wichtige Eigenschaft, die insbesondere zur Regulierung des Wetters und des Klimas im Allgemeinen beiträgt. Durch diese hohe spezifische Wärme wissen wir, dass große Gewässer für die Regulierung extremer Temperaturschwankungen auf dem gesamten Planeten verantwortlich sind. Wenn nicht, hätte das Klima wahrscheinlich nicht die gleichen Eigenschaften wie das, das wir heute kennen.