Πώς συγκρίνονται οι συγκεκριμένες δυνατότητες θερμότητας των μετάλλων με αυτά τα υγρά;
Ειδική θερμική χωρητικότητα:Μια γρήγορη υπενθύμιση
* Ορισμός: Η ειδική θερμική χωρητικότητα είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια μιας ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου (ή Kelvin).
* Μονάδες: Joules ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου (J/G ° C)
Γενική σύγκριση:
* μέταλλα: Τα μέταλλα έχουν συνήθως χαμηλότερες ειδικές δυνατότητες θερμότητας σε σύγκριση με τα υγρά. Αυτό σημαίνει ότι απαιτούν λιγότερη θερμική ενέργεια για να αλλάξουν τη θερμοκρασία τους.
* υγρά: Τα υγρά γενικά έχουν υψηλότερες ειδικές ικανότητες θερμότητας από τα μέταλλα. Αυτό σημαίνει ότι απορροφούν περισσότερη θερμική ενέργεια για την ίδια αλλαγή θερμοκρασίας.
Γιατί η διαφορά;
Ο κύριος λόγος για αυτή τη διαφορά έγκειται στη μοριακή δομή και τη συγκόλληση από μέταλλα έναντι υγρών:
* μέταλλα: Τα μέταλλα είναι στενά συσκευασμένα σε δομή πλέγματος με ισχυρούς μεταλλικούς δεσμούς. Αυτοί οι ισχυροί δεσμοί σημαίνουν ότι τα άτομα διατηρούνται σφιχτά στη θέση τους και χρειάζεται λιγότερη ενέργεια για να αυξήσει τη δονητική τους κίνηση (και έτσι να αυξήσει τη θερμοκρασία).
* υγρά: Τα υγρά έχουν ασθενέστερες διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων. Αυτές οι δυνάμεις διαταράσσονται ευκολότερα, απαιτώντας περισσότερη ενέργεια για να αυξήσουν τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων και να αυξήσουν τη θερμοκρασία.
Παραδείγματα:
* μέταλλο: Ο σίδηρος (Fe) έχει ειδική θερμική χωρητικότητα 0,45 J/G ° C.
* υγρό: Το νερό (H₂O) έχει συγκεκριμένη θερμική ικανότητα 4,18 J/G ° C.
Συνέπειες:
* Θέρμανση και ψύξη: Τα μέταλλα θερμαίνονται και κρυώσουν ταχύτερα από τα υγρά επειδή απαιτούν λιγότερη ενέργεια για να αλλάξουν τη θερμοκρασία τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα μεταλλικά μαγειρικά σκεύη θερμαίνονται γρήγορα και ένα μεταλλικό κουτάλι αισθάνεται κρύο στην αφή.
* Ρύθμιση θερμοκρασίας: Η υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα του νερού είναι ζωτικής σημασίας για τον μετριασμό του κλίματος της Γης. Μεγάλα σώματα νερού απορροφούν και απελευθερώνουν τη θερμότητα αργά, ελαχιστοποιώντας τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.
Εξαιρέσεις:
Ενώ η γενική τάση ισχύει, υπάρχουν πάντα εξαιρέσεις. Ορισμένα μέταλλα, όπως ο υδράργυρος, έχουν σχετικά υψηλές ειδικές δυνατότητες θερμότητας και μερικά υγρά, όπως το υγρό άζωτο, έχουν πολύ χαμηλές ειδικές δυνατότητες θερμότητας.
Συνοπτικά
Η διαφορά στην ειδική θερμική ικανότητα μεταξύ μετάλλων και υγρών οφείλεται κυρίως στις διαφορές στη μοριακή δομή και τη συγκόλλησή τους. Αυτή η διαφορά έχει σημαντικές επιπτώσεις για το πώς συμπεριφέρονται αυτές οι ουσίες όταν θερμαίνονται ή ψύχονται.
