Om du någonsin har gått längs en strand en solig dag och doppat tårna i vattnet för att kyla av dem efter den varma sanden, du har utnyttjat vattnets specifika värme.

Trots hur det kan låta, hänvisar specifik värme inte till den exakta temperaturen på något. Det är ett större vetenskapligt koncept som har att göra med den energi som krävs för att värma upp ett ämne. Som du kanske har märkt från exemplet, inte alla ämnen värms upp i samma takt —Därav de olika temperaturerna på sanden och vattnet.

Vattnets specifika värme är en av dess mest intressanta egenskaper. I den här artikeln kommer vi att täcka vad specifik värme är, vilken ekvation du använder för att hitta specifik värme och varför vattnets specifika värme är så hög.

Spisen, grytan, vattnet och ångan har alla olika specifika värme.

Vad är specifik värme?

Specifik värme är ett mått på värmekapacitet, eller hur mycket värme ett material kan lagra vid ändring av temperatur. En hög värmekapacitet innebär att ett ämne kan absorbera mycket värme innan det registrerar en temperaturförändring – tänk på hur lång tid det tar för en gryta att bli varm vid beröring på spisen kontra hur lång tid det tar för vattnet inuti att bli varm . Det betyder att vatten har en högre värmekapacitet - det kan lagra mer värme innan det ändras i temperatur.

hej världen java

Specifik värme hänvisar till den exakta mängd värme som behövs för att göra en massaenhet av ett ämne en grad varmare. För att återgå till vårt exempel skulle specifik värme identifiera exakt hur mycket värme som krävs för att göra en enhet vatten, till exempel en kopp, en grad varmare.

Eftersom värme verkligen är ett mått på energiöverföring är det mer korrekt att säga det specifik värme är faktiskt en uppgift om hur mycket energi ett ämne kan absorberas innan en temperaturförändring på en grad.

Specifik värme mäts vanligtvis i joule och kilojoule per gram massa, med Celsius som ett mått på temperaturen. Kilogram och Fahrenheit kan användas, men det är mer sällsynt.

Ett ämnes specifika värme kan påverkas av temperatur och tryck, så specifik värme bestäms vanligtvis vid konstant temperatur och tryck, vanligtvis 25 grader Celsius.

Vad är ekvationen för specifik värme?

Ekvationen för att beräkna specifik värme är:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ representerar mängden värme, $s$ den specifika värmen (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m ämnets massa i gram, och $ΔT$ den observerade förändringen i temperatur.

Olika typer av vatten, till exempel havsvatten, kan ha olika specifik värme.

Vad är vattnets specifika värme?

Vissa ämnen värms upp snabbt, medan andra ämnen värms upp långsamt. Vatten är en av de senare – det har en hög specifik värmekapacitet eftersom det kräver mer energi för att höja temperaturen.

Vatten har en specifik värmekapacitet på 4182 J/kg°C. Eftersom vatten är ett så viktigt och vanligt ämne har vi till och med ett speciellt sätt att identifiera mängden energi som krävs för att öka ett gram vatten med en grad Celsius – en kalori. Detta skiljer sig från den typ av kalori vi talar om i mat. Den typen av kalorier motsvarar 1 000 kalorier, vilket är anledningen till att matrelaterade kalorier ibland också kallas kilokalorier, eller kcal.

Vattnets specifika värme är ganska mycket högre än många andra vanliga ämnen. Till exempel är den specifika värmen för järn 449 J/kg°C, sand är 830 J/kg°C och ekvirke är 2400 J/kg°C.

Det beror på att vatten, som består av två väteatomer och en syreatom, är elektronegativt. En elektronegativ atom är mer benägen att dra elektroner till sig själv, eftersom ena sidan av atomen kommer att ha en delvis positiv laddning och den andra kommer att ha en delvis negativ laddning. De motsatt laddade sidorna dras naturligt till varandra och bildar en svagare vätebindning. Det är därför som vatten kan rinna förbi sig själv, men också binda samman – det bildar och bryter ständigt dessa bindningar.

Dessa bindningar är också anledningen till att flytande vatten har en hög specifik värme. All energi som används för att värma vatten delas mellan att bryta bindningarna och värma vattnet. På grund av detta, det tar mer energi att värma vatten än vad det gör för andra ämnen.

Om du till exempel är på stranden en solig dag kommer du att märka att sanden ofta är ganska varm att gå på, men vattnet känns alltid svalt, även på grund. Det beror på att sand har en lägre specifik värmekapacitet - det tar mindre energi att höja temperaturen med en grad. Eftersom vatten har hög värmekapacitet krävs det mer energi för att höja temperaturen med en grad. Solen avger en mer eller mindre konstant energihastighet, vilket värmer upp sand snabbare och vatten långsammare.

Sand har en mycket lägre specifik värme än vatten - det är därför det blir varmt så snabbt!

gör medan java

Specifik värmetabell

Om du inte redan är bekant med joule och kalorier kan dessa siffror verka lite abstrakta. Ta en titt på den här tabellen för att bekanta dig med några vanliga specifika värme enligt både joule och kalorier, och jämför dem med vad du vet om hur dessa ämnen värms upp!

Vad kommer härnäst?

Är du redo för mer vattenrelaterad vetenskap?Lär dig allt om vattenabsorberande föreningar (på lämpligt sätt benämnda hydrater) och den vattentäthet .

Om den specifika värmen i vattnet har fått dig att brinna för kemi, kan AP-kemi vara något för dig! Kolla in det här AP kemi kursplan för att lära dig mer om vilka ämnen som kommer att behandlas.

Eller så kanske du redan är i AP-kemi och letar efter några tips och tricks för hur du klarar ditt prov. Kolla in det här guide till AP-kemiprovet för allt du behöver veta!

Om du inte är riktigt redo för provet men du behöver ett litet extra lyft i din AP kemikurs, den här studieguiden för AP Kemi kan vara precis vad du letar efter.