Als je ooit op een zonnige dag langs een strand hebt gelopen en je tenen in het water hebt gedompeld om ze af te koelen na het hete zand, je hebt geprofiteerd van de soortelijke warmte van water.

Hoe het ook klinkt, soortelijke warmte verwijst niet naar de exacte temperatuur van iets. Het is een groter wetenschappelijk concept dat te maken heeft met de energie die nodig is om een ​​stof op te warmen. Zoals je misschien uit het voorbeeld hebt gemerkt, niet alle stoffen warmen even snel op -vandaar de verschillende temperaturen van het zand en het water.

De soortelijke warmte van water is een van de meest interessante kenmerken ervan. In dit artikel bespreken we wat soortelijke warmte is, welke vergelijking je gebruikt om soortelijke warmte te vinden en waarom de soortelijke warmte van water zo hoog is.

Het fornuis, de pan, het water en de stoom hebben allemaal verschillende soortelijke warmtes.

Wat is soortelijke warmte?

Soortelijke warmte is een maatstaf voor de warmtecapaciteit, of hoeveel warmte een materiaal kan opslaan bij temperatuurverandering. Een hoge warmtecapaciteit betekent dat een stof veel warmte kan absorberen voordat hij een temperatuurverandering registreert. Bedenk hoe lang het duurt voordat een pan warm aanvoelt op het fornuis, vergeleken met hoe lang het duurt voordat het water binnenin warm wordt. . Dat betekent dat water een hogere warmtecapaciteit heeft: het kan meer warmte opslaan voordat de temperatuur verandert.

latex lettergroottes

Soortelijke warmte verwijst naar de exacte hoeveelheid warmte die nodig is om één massa-eenheid van een stof één graad warmer te maken. Terugkerend naar ons voorbeeld zou specifieke warmte precies aangeven hoeveel warmte nodig is om één eenheid water, zoals één kopje, één graad warmer te maken.

Omdat warmte in werkelijkheid een maatstaf is voor de energieoverdracht, is het juister om dat te zeggen soortelijke warmte is eigenlijk een verklaring van hoeveel energie een stof kan absorberen vóór een temperatuurverandering van één graad.

Soortelijke warmte wordt doorgaans gemeten in joules en kilojoules per gram massa, met Celsius als maatstaf voor de temperatuur. Kilogrammen en Fahrenheit kunnen worden gebruikt, maar dit is zeldzamer.

De soortelijke warmte van een stof kan worden beïnvloed door temperatuur en druk, dus de soortelijke warmte wordt doorgaans bepaald bij constante temperatuur en druk, doorgaans 25 graden Celsius.

Wat is de vergelijking voor soortelijke warmte?

De vergelijking om de soortelijke warmte te berekenen is:

$$Q = s × m × ΔT$$

$Q$ vertegenwoordigt de hoeveelheid warmte, $s$ de soortelijke warmte (${Joules}/{gram * °Celsius}$), m de massa van de stof in gram, en $ΔT$ de waargenomen verandering in temperatuur.

Verschillende soorten water, zoals zeewater, kunnen verschillende soortelijke warmte hebben.

Wat is de soortelijke warmte van water?

Sommige stoffen worden snel warm, andere stoffen langzaam. Water is een van de laatste: het heeft een hoge soortelijke warmtecapaciteit omdat het meer energie nodig heeft om de temperatuur te verhogen.

Water heeft een specifieke warmtecapaciteit van 4182 J/kg°C. Omdat water zo'n belangrijke en veel voorkomende stof is, hebben we zelfs een speciale manier om de hoeveelheid energie te identificeren die nodig is om één gram water één graad Celsius te verhogen: een calorie. Dit is anders dan het soort calorieën waar we het over hebben in voedsel. Dat soort calorieën komt overeen met 1000 calorieën. Daarom worden voedselgerelateerde calorieën ook wel kilocalorieën of kcals genoemd.

De soortelijke warmte van water is een stuk hoger dan die van veel andere veel voorkomende stoffen. De soortelijke warmte van ijzer is bijvoorbeeld 449 J/kg°C, zand 830 J/kg°C en eikenhout 2400 J/kg°C.

ontwerppatronen in Java

Dat komt omdat water, bestaande uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom, elektronegatief is. Het is waarschijnlijker dat een elektronegatief atoom elektronen naar zich toe trekt, omdat de ene kant van het atoom een ​​gedeeltelijk positieve lading zal hebben en de andere een gedeeltelijk negatieve lading. De tegengesteld geladen zijden worden op natuurlijke wijze naar elkaar toe getrokken, waardoor een zwakkere waterstofbrug ontstaat. Dat is de reden waarom water langs zichzelf kan stromen, maar zich ook kan verbinden; het vormt en verbreekt voortdurend deze verbindingen.

Deze bindingen zijn ook de reden waarom vloeibaar water een hoge soortelijke warmte heeft. Alle energie die wordt gestoken in het verwarmen van water wordt verdeeld tussen het verbreken van de bindingen en het verwarmen van het water. Daarom, het kost meer energie om water te verwarmen dan andere stoffen.

Als je bijvoorbeeld op een zonnige dag op het strand bent, zul je merken dat het zand vaak behoorlijk heet is om op te lopen, maar dat het water altijd koel aanvoelt, zelfs in het ondiepe water. Dat komt omdat zand een lagere soortelijke warmtecapaciteit heeft: er is minder energie nodig om de temperatuur met één graad te verhogen. Omdat water een hoge warmtecapaciteit heeft, heeft het meer energie nodig om de temperatuur één graad te verhogen. De zon zendt een min of meer constante hoeveelheid energie uit, waardoor zand sneller opwarmt en water langzamer.

Zand heeft een veel lagere soortelijke warmte dan water, daarom wordt het zo snel heet!

Specifieke hittetabel

Als u nog niet bekend bent met Joules en Calorieën, lijken deze cijfers misschien een beetje abstract. Bekijk deze tabel eens om vertrouwd te raken met enkele veelvoorkomende soortelijke warmtes, uitgedrukt in zowel joules als calorieën, en vergelijk deze met wat u weet over hoe deze stoffen opwarmen!

Wat is het volgende?

Klaar voor meer watergerelateerde wetenschappelijke kennis?Leer er alles over waterabsorberende verbindingen (toepasselijk genaamde hydraten) en de dichtheid van water .

Als de soortelijke hitte van water je helemaal enthousiast maakt over scheikunde, dan is AP-chemie wellicht iets voor jou! Kijk hier eens naar AP scheikunde syllabus om meer te weten te komen over welke onderwerpen behandeld zullen worden.

Of misschien zit je al in AP-scheikunde en ben je op zoek naar tips en trucs om je examen te halen. Kijk hier eens naar gids voor het AP-chemie-examen voor alles wat je moet weten!

Als je nog niet helemaal klaar bent voor het examen, maar je een extra boost nodig hebt in je AP-chemiecursus, deze AP Scheikunde studiegids is misschien precies wat je zoekt.