Oletko koskaan miettinyt, miksi vesi on niin hyvä jäähdytysneste? Miksi sillä on niin suuri kapasiteetti absorboida lämpöä? Se johtuu ominaisuudesta, jota kutsutaan spesifiseksi lämmöksi, ja vedellä on yksi korkeimmista kaikista tavallisista aineista. Ja mikä on ominaislämpö? Se on energiamäärä, joka tarvitaan gramman aineen lämpötilan nostamiseen tarkalleen yhdellä celsiusasteella.
Spesifinen lämpö löydettiin skotlantilaisen kemikon nimeltään Joseph Black (1728-1799). Se voidaan laskea manipuloimalla seuraavaa yhtälöä: Q = mcDT.
Tässä yhtälössä:
- "Q" on energia (mitattuna jouleina tai kaloreina)
- "c" on ominaislämpö (joulea tai kaloria / gramma)
- "m" on massa (grammoina)
- "DT" on lämpötilan muutos (celsiusasteina).
Veden ominaislämpö on yksi kalori grammaa kohden. Toisin sanoen, yksi kalori (tai 4186 joulea / gramma energiaa) vie gramman vettä tarkalleen yhdellä celsiusasteella.
Tosiasia mahdollistaa kokeilut
Tämän tosiasian tunteminen antaa mahdollisuuden kokeisiin, jotka voivat määrittää erityislämmön useille aineille. Upota esimerkiksi tunnettu massa kuumennettua alumiinia tunnettuun massaan kylmää vettä ja alumiinista siirretty lämpö nostaa veden lämpötilaa. Alumiinin ominaislämpö voidaan sitten päätellä ottamalla huomioon sekä alumiinin että veden lämpötilan muutos.
Spesifistä lämpöä ei pidä sekoittaa samanlaiseen ominaisuuteen, jota kutsutaan lämpökapasiteetiksi. Lämpökapasiteetti riippuu lämmitettävän aineen määrästä. Esimerkiksi kylpyammeella, joka on täynnä vettä, on suurempi lämpökapasiteetti kuin lasillisella vettä, koska siellä on enemmän vettä lämmittämiseen. Mutta molemmilla on edelleen sama ominaislämpö.
- Joten miksi eri aineilla on erilaiset lämpötilat? Se riippuu siitä, kuinka helppoa on saada molekyylit liikkumaan. Lämpö on energiaa ja energia on liikettä. Kun aineeseen lisätään energiaa, sen molekyylit liikkuvat nopeammin ja tunnemme vaikutuksen lämpönä.
- Joten miksi vesi absorboi niin paljon lämpöä? Tämä johtuu veden vetysidoksista. Ne ovat erittäin vahvoja, ja vetysidosten hajoaminen vaatii paljon energiaa saadakseen vesimolekyylit liikkumaan nopeammin.
Kuumenna kupari kattila täynnä vettä ja huomaat, että kattila lämpenee vettä nopeammin koskettamalla vain kahvaa. Tämä johtuu siitä, että vedellä on korkeampi ominaislämpö kuin kuparilla. Toinen esimerkki erityisestä lämmöstä löytyy menemällä rannalle. Päivällä ranta lämpenee vettä nopeammin. Tämä johtuu siitä, että maalla on pienempi lämpökapasiteetti kuin vedellä. Ja nämä kaksi taistelevaa lämpötilaeroa luovat merituulen.
