Ha valaha is sétált a tengerparton egy napsütéses napon, és mártotta a lábujjait a vízbe, hogy lehűtse őket a forró homok után, kihasználta a víz fajhőjét.

Annak ellenére, hogy hangzik, a fajhő nem valaminek a pontos hőmérsékletére utal. Ez egy nagyobb tudományos koncepció, amely az anyag felmelegítéséhez szükséges energiához kapcsolódik. Ahogy a példából észrevehette, nem minden anyag melegszik fel egyforma sebességgel -ezért a homok és a víz eltérő hőmérséklete.

A víz fajhője az egyik legérdekesebb jellemzője. Ebben a cikkben bemutatjuk, mi az a fajhő, milyen egyenletet használ a fajhő meghatározásához, és miért olyan magas a víz fajhője.

A tűzhely, a fazék, a víz és a gőz különböző fajlagos hőfokkal rendelkezik.

Mi az a fajhő?

A fajhő a hőkapacitás mértéke, vagyis az, hogy egy anyag mennyi hőt képes tárolni a hőmérséklet változásakor. A nagy hőkapacitás azt jelenti, hogy egy anyag sok hőt képes felvenni, mielőtt hőmérséklet-változást észlel – gondoljon bele, mennyi idő alatt melegszik fel egy edény a tűzhely érintésére, és mennyi idő alatt melegszik fel a benne lévő víz. . Ez azt jelenti, hogy a víznek nagyobb a hőkapacitása – több hőt képes tárolni a hőmérséklet megváltoztatása előtt.

c++ string felosztás

A fajhő azt a pontos hőmennyiséget jelenti, amely egy anyag tömegegységének egy fokkal melegebbé tételéhez szükséges. Példánkhoz visszatérve, a fajhő pontosan meghatározza, hogy mennyi hő szükséges egy egységnyi víz, például egy csésze, egy fokkal melegebbé tételéhez.

Mivel a hő valójában az energiaátadás mértéke, pontosabb ezt mondani fajhő valójában egy kimutatás, hogy mennyi energia egy anyag a hőmérséklet egy fokos változása előtt képes felszívódni.

A fajhőt jellemzően Joule-ban és kilojoule-ban mérik egy gramm tömegre vonatkoztatva, a hőmérséklet mértékegysége a Celsius. Kilogramm és Fahrenheit használható, de ritkább.

Egy anyag fajhőjét a hőmérséklet és a nyomás befolyásolhatja, ezért a fajhőt jellemzően állandó hőmérsékleten és nyomáson, jellemzően 25 Celsius fokon határozzák meg.

Mi a fajhő egyenlete?

A fajhő kiszámításának egyenlete a következő:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ a hőmennyiséget, $s$ a fajhőt (${Joules}/{gramm * °Celsius}$), m az anyag tömegét grammban, $ΔT$ pedig a megfigyelt változást jelenti hőfok.

A különböző vízfajták, például a tengervíz, eltérő fajhővel rendelkezhetnek.

Mi a víz fajhője?

Egyes anyagok gyorsan, míg mások lassan melegednek fel. A víz az utóbbiak közé tartozik – nagy a fajlagos hőkapacitása, mert több energiát igényel a hőmérséklet emeléséhez.

A víz fajlagos hőkapacitása 4182 J/kg°C. Mivel a víz nagyon fontos és gyakori anyag, még egy speciális módszerünk is van arra, hogy meghatározzuk azt az energiamennyiséget, amely egy gramm víz egy Celsius-fokkal – egy kalóriával – megemeléséhez szükséges. Ez eltér attól a fajta kalóriától, amelyről az élelmiszerekben beszélünk. Ez a fajta kalória 1000 kalóriának felel meg, ezért az élelmiszerekkel kapcsolatos kalóriákat néha kilokalóriának vagy kcal-nak is nevezik.

A víz fajhője valamivel magasabb, mint sok más közönséges anyag. Például a vas fajhője 449 J/kg°C, a homok 830 J/kg°C, a tölgyfa 2400 J/kg°C.

Ennek az az oka, hogy a víz, amely két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll, elektronegatív. Egy elektronegatív atom nagyobb valószínűséggel vonz magához elektronokat, mert az atom egyik oldala részben pozitív, a másik pedig részben negatív töltésű lesz. Az ellentétes töltésű oldalak természetesen egymáshoz húzódnak, gyengébb hidrogénkötést képezve. Ez az oka annak, hogy a víz képes önmaga mellett elfolyni, de össze is kapcsolódni – folyamatosan alakítja és megbontja ezeket a kötéseket.

Ezeknek a kötéseknek köszönhető a folyékony víz nagy fajhője is. A víz melegítésére fordított minden energia megoszlik a kötések megszakítása és a víz melegítése között. Emiatt, több energiát igényel a víz felmelegítése, mint más anyagoké.

Például, ha egy napsütéses napon a tengerparton tartózkodik, észre fogja venni, hogy a homok gyakran elég forró a gyalogláshoz, de a víz mindig hűvösnek tűnik, még a sekélyben is. Ennek az az oka, hogy a homok fajlagos hőkapacitása kisebb – kevesebb energiára van szükség a hőmérséklet egy fokkal történő emeléséhez. Mivel a víz nagy hőkapacitású, több energiát igényel a hőmérséklet egy fokkal történő emelése. A nap többé-kevésbé állandó energiát bocsát ki, ami gyorsabban melegíti fel a homokot és lassabban a vizet.

A homok fajhője sokkal alacsonyabb, mint a víz – ezért melegszik fel olyan gyorsan!

Fajlagos hő táblázat

Ha még nem ismeri a joule-t és a kalóriát, ezek a számok kissé elvontnak tűnhetnek. Vessen egy pillantást erre a táblázatra, hogy megismerje néhány gyakori fajlagos hőt Joule és kalória szerint, és hasonlítsa össze ezeket azzal, amit ezen anyagok felmelegedéséről tud!

Mi a következő lépés?

Készen áll a vízzel kapcsolatos további tudományos ismeretekre?Tudjon meg mindent vízelnyelő vegyületek (megfelelően hidrátok) és a a víz sűrűsége .

Ha a víz fajhője mindnyájatokat felbuzdul a kémiával kapcsolatban, az AP kémia az Ön számára lehet! Nézd meg ezt AP kémia tananyag hogy többet megtudjon arról, hogy mely témákról lesz szó.

Vagy talán már az AP kémiájában jársz, és tippeket és trükköket keresel a vizsga sikeres lebonyolításához. Nézd meg ezt útmutató az AP kémia vizsgához mindenre, amit tudnod kell!

java térképek

Ha még nem áll készen a vizsgára, de szüksége van egy kis plusz lendületre az AP kémia tanfolyamán, lehet, hogy ez az AP Chemistry tanulmányi útmutató pont az, amit keres.