תהיתם פעם מדוע מים הם כל כך נוזל קירור טוב? מדוע יש לו יכולת כל כך גבוהה לספוג חום? זה בגלל מאפיין הנקרא ספציפי חום ומים יש אחד הגבוהים ביותר של כל חומר נפוץ. ומהו חום ספציפי? זוהי כמות האנרגיה הדרושה להעלאת גרם מטמפרטורת החומר במעלה צלזיוס בדיוק.
חום ספציפי התגלה באמצעות עבודתו של כימאי סקוטי בשם ג'וזף בלאק (1728-1799). ניתן לחשב אותו על ידי מניפולציה של המשוואה הבאה: Q = mcDT.
במשוואה זו:
- "Q" הוא אנרגיה (נמדדת בג'אול או בקלוריות)
- "c" הוא חום ספציפי (ג'אול או קלוריות / גרם)
- "m" הוא המסה (בגרמים)
- "DT" הוא שינוי הטמפרטורה (בצלזיוס).
החום הספציפי למים הוא קלוריה אחת לגרם. במילים אחרות, נדרשת קלוריה אחת (או 4,186 ג'אול / גרם אנרגיה) כדי לגדל גרם מים בדיוק במעלה אחת צלזיוס.
עובדה מאפשרת ניסויים
ידיעת עובדה זו מאפשרת ניסויים שיכולים לקבוע את החום הספציפי למגוון חומרים. לדוגמא, טבלו מסה ידועה של אלומיניום מחומם למסה ידועה של מים קרירים והחום המועבר מהאלומיניום יעלה את טמפרטורת המים. לאחר מכן ניתן להסיק את החום הספציפי של אלומיניום על ידי ציון השינוי בטמפרטורת האלומיניום וגם במים.
אין להתבלבל בין חום ספציפי למאפיין דומה הנקרא קיבולת חום. קיבולת החום תלויה בכמות החומר המחומם. לדוגמא, לאמבטיה מלאה מים יכולת חום גבוהה יותר מכוס מים מכיוון שיש יותר מים לחימום. אבל לשניהם עדיין יש את אותו החום הספציפי.
- אז מדוע לחומרים שונים יש חימום ספציפי שונה? זה תלוי כמה קל לגרום למולקולות שלהם לנוע. חום הוא אנרגיה ואנרגיה היא תנועה. כשמוסיפים אנרגיה לחומר, המולקולות שלו נעות מהר יותר ואנחנו מרגישים את ההשפעה כחום.
- אז למה מים סופגים כל כך הרבה חום? הסיבה לכך היא קשרי מימן במים. הם חזקים מאוד, ולוקח כמות גדולה של אנרגיה בכדי לגרום לקשרי המימן להשתחרר על מנת לגרום למולקולות המים לנוע מהר יותר.
מחממים סיר נחושת מלא מים ותשמו לב שהסיר מתחמם מהר יותר מהמים על ידי נגיעה פשוט בידית. הסיבה לכך היא שלמים יש חום ספציפי גבוה יותר מאשר נחושת. דוגמה נוספת לחום ספציפי ניתן למצוא על ידי נסיעה לחוף הים. בשעות היום החוף יתחמם מהר יותר מהמים. הסיבה לכך היא כי קרקע בעלת יכולת חום נמוכה יותר מאשר מים. ושני הפרשי הטמפרטורה הנלחמים הם אלה שיוצרים רוח ים.
