La chaleur spécifique, parfois appelée capacité thermique, est la quantité de chaleur dont vous avez besoin par unité de masse d'un matériau pour élever sa température d'un degré Celsius. Matériaux avec une chaleur spécifique élevée peut stocker beaucoup d'énergie thermique et ont besoin de beaucoup de chaleur pour les réchauffer; matériaux ayant une faible chaleur spécifique, en revanche, ont besoin de beaucoup moins de chaleur pour élever leur température. L'eau liquide a une chaleur spécifique différente de celle de la vapeur.
Température
mesure l'énergie cinétique moyenne des molécules dans un objet de température. À une température quelconque au-dessus du zéro absolu, les molécules sont en mouvement - rotatif, vibrant, bousculant et entrer en collision les uns avec les autres. Le plus vite ils se déplacent, plus leur énergie cinétique moyenne et donc plus la température. Les scientifiques généralement des températures records en utilisant des degrés Kelvin; pour convertir de Celsius à Kelvin, il suffit d'ajouter 273,15 degrés à la température en degrés Celsius, puisque -273,15 ° Celsius est zéro absolu.
États de la matière
Solides, liquides et gaz sont les trois états de la matière que nous rencontrons habituellement dans notre vie quotidienne. Le même matériau peut être un solide, liquide ou gazeux en fonction de la vitesse de ses molécules sont en mouvement. Si les molécules se déplacent assez rapidement que les attractions intermoléculaires entre elles ne peuvent pas les garder ensemble, ils formeront un gaz. À des vitesses plus lentes les forces intermoléculaires prédominent et le matériel existeront sous forme de liquide ou un solide. Certains matériaux ont des forces plus fortes d'attraction intermoléculaires que d'autres, ce qui explique pourquoi certains matériaux sont des gaz et d'autres sont liquides ou solides à la température ambiante.
Hydrogen Bonding
L'eau présente un type particulier d'interaction moléculaire appelée liaison hydrogène. Les molécules d'eau sont en forme un peu comme Mickey Mouse tête avec les deux atomes d'hydrogène formant les oreilles. Les atomes d'hydrogène partager des électrons avec l'atome d'oxygène, mais l'oxygène exerce une traction beaucoup plus forte sur les électrons que les hydrogènes font, de sorte que la molécule devient polaire: l'oxygène a une charge négative partielle et les hydrogènes ont une charge positive partielle. Hydrogènes sur une molécule d'eau sont souvent attirés par l'oxygène d'une autre molécule d'eau, de sorte que les molécules d'eau subissent une attraction qui peut aider à les tenir ensemble. La liaison hydrogène est la principale raison de la tension superficielle élevée de l'eau.
Chaleur spécifique de l'eau
La liaison hydrogène donne à l'eau une chaleur spécifique exceptionnellement élevée. Afin de passer devant l'autre, les molécules d'eau doivent rompre et les obligations re-forme hydrogène, donc une grande quantité de chaleur est nécessaire pour augmenter la température (la vitesse moyenne des molécules). La chaleur spécifique de l'eau est 4184 joules par kilogramme-kelvins, ce qui signifie que vous avez besoin à l'entrée 4184 joules d'énergie pour augmenter la température d'un kilogramme d'eau d'un degré Kelvin (ou Celsius). Un watt est un joule par seconde, donc si vous avez une source de chaleur comme un micro-ondes et vous savez sa puissance en watts, vous pouvez calculer combien de secondes il faudra augmenter la température d'un kilogramme d'eau.
Chaleur spécifique de la vapeur
La chaleur spécifique de la vapeur d'eau est d'environ la moitié de celle de l'eau à la même température - principalement parce que les attractions intermoléculaires sont plus faibles. Molécules dans un gaz comme la vapeur d'eau sont déjà en mouvement très rapide et par conséquent l'effet des interactions comme la liaison hydrogène est moins importante; par conséquent, il est plus facile d'élever la température de la vapeur que d'élever la température de l'eau, parce qu'il ya moins de forces qui limitent le mouvement des molécules dans le gaz que des molécules dans le liquide.