Hvorfor Steam har en lavere spesifikk varme enn vann?

Spesifikk varme, noen ganger kalt varmekapasitet, er den mengde varme som må per enhet masse av et materiale for å øke dets temperatur ved en grad Celsius. Materialer med høy spesifikk varme kan lagre mye termisk energi og trenger mye varme for å varme dem opp; materialer med en lav spesifikk varme, derimot, må mye mindre varme for å heve deres temperatur. Flytende vann har en annen spesifikk varme enn damp.

Temperatur

Temperatur måler den midlere kinetisk energi til molekylene i et objekt. Ved hvilken som helst temperatur over absolutt null, molekyler er i bevegelse - roterende, vibrerende, skraping og kolliderer med hverandre. Jo raskere de beveger seg, jo høyere midlere kinetisk energi og dermed jo høyere temperaturen er. Forskere typisk rekordtemperaturer ved hjelp grader Kelvin; konvertere fra Celsius til Kelvin, bare legge 273,15 grader til temperaturen i Celsius, siden -273.15 grader Celsius er det absolutte nullpunkt.

Tingenes tilstand

Faste stoffer, væsker og gasser er de tre tilstander av materie vi vanligvis møter i vår hverdag. Det samme materiale kan være et fast stoff, væske eller gass, avhengig av hvor fort molekylene er i bevegelse. Hvis molekylene beveger seg raskt nok til at de inter attraksjoner mellom dem ikke kan holde dem sammen, vil de danne en gass. Ved langsommere hastigheter de intermolekylære krefter dominerer, og materialet vil foreligge som en væske eller et fast stoff. Noen materialer har sterkere krefter intermolekylær tiltrekning enn andre, noe som er grunnen til at noen materialer er gasser og andre er væsker eller faste stoffer ved romtemperatur.

hydrogen Bonding

Vann oppviser en spesiell type av molekylær interaksjon som kalles hydrogenbinding. Vannmolekyler er formet litt som Mikke Mus leder med to hydrogenatomer som danner ørene. Hydrogenatomene dele elektroner med oksygenatomet, men oksygen utøver en mye sterkere trekkraft på elektronene enn hydrogenatomene gjør, slik at molekylet blir polar: oksygen har en delvis negativ ladning, og hydrogenatomene har en partiell positiv ladning. Hydrogenatomene på ett vannmolekyl blir ofte tiltrukket av oksygen fra en annen vannmolekyl, så vannmolekylene oppleve en attraksjon som kan bidra til å holde dem sammen. Hydrogenbinding er den viktigste årsaken til vann høy overflatespenning.

Spesifikk Heat of Water

Hydrogenbinding gir vannet en uvanlig høy spesifikk varme. For å kunne bevege seg forbi hverandre, må vannmolekylene i stykker og re-formen hydrogenbindinger, slik at en stor mengde varme er nødvendig for å øke temperaturen (den gjennomsnittlige hastigheten av molekylene). Den spesifikke varme vann er 4184 joule per kilo-kelvin, noe som betyr at du må skrive 4184 joule energi for å øke temperaturen av ett kilo vann med én grad Kelvin (eller Celsius). En watt er en joule per sekund, så hvis du har en varmekilde som en mikrobølgeovn og du vet sin makt i watt, kan du regne ut hvor mange sekunder det vil ta å øke temperaturen på en kilo vann.

Spesifikk Heat of Steam

Spesifikk varme av damp er omtrent halvparten av vann ved den samme temperatur - først og fremst fordi de intermolekylære attraksjoner er svakere. Molekyler i en gass som vanndampen allerede beveger seg meget hurtig, og følgelig effekten av interaksjoner som hydrogenbinding er mindre viktig; følgelig er det lettere å heve temperaturen av damp enn det er å heve temperaturen av vannet, fordi det er færre krefter som begrenser bevegelsen av molekylene i gass enn av molekylene i væsken.