Bir maddenin sıcaklığını birim kütle başına 1 derece yükseltmek için gereken enerji özısı diyoruz. Özgül ısı kapasitesi ile çeşitli malzemelerin sıcaklıklarının oranını 1 derece artırmak için farklı miktarda termal enerji uygulamak gerekir.
1 kg demirin sıcaklığını 20-30 dereceye çıkarmak için 4,5 kJ ısıya ihtiyaç vardır. Öte yandan 1 kg suyun sıcaklığını 10 derece yükseltmek isterseniz mutlaka 41.8 kJ ısı enerjisine ihtiyacınız olacaktır. Hedef burada; Suyun enerji içeriğinin demire göre oldukça yüksek olduğu, demirin ısıl iletkenliğinin ise suya göre oldukça yüksek olduğu söylenebilir. Yani burada amaç şudur: Bir maddenin sıcaklığını yükseltmek için öncelikle bu maddenin ısı kapasitesinden daha fazla enerji uygulamak gerekir.
Kısaca, maddelerin enerji depolama kapasitelerini ifade eden kavram özısı olarak tanımlamak çok doğru olacaktır.
Suyun özgül ısı kapasitesinin günlük yaşamda bize ne gibi faydaları vardır?
Suyun özgül ısı kapasitesinin yüksek olmasının faydaları; Diğer sıvıların daha fazla ısı gerektirmesi için suyun sıcaklığının artması gerekir. Çünkü suyun özgül ısı kapasitesi yüksek olmasına rağmen soğuktan sıcağa ve sıcaktan soğuğa geçişi yavaşlatılabilir. Suyun yüksek özgül ısı kapasitesi, ani ısınma nedeniyle vücudun soğumasını engeller.
Suyun özgül ısı kapasitesi yüksek ise anında ısınarak vücudun soğumasını engeller. Kimyasal reaksiyonlarla üretilen ısının vücut sıvılarına aktarılması gerekir. Cilt yüzeyi yardımıyla; Vücuttan çıkan fazla ısının buharlaşma, ısı iletimi, radyasyon ve su yoluyla çevreye verildiği görülebilir. Su deriden buharlaştıkça vücut soğur ve mekanizma bozulmadan kalır. Ayrıca son olarak; vücut ısısı, özgül ısı kapasitesi nedeniyle sabit bir seviyede tutulur.
Özgül ısı özellikleri:
-S harfi ile gösterilir.
Her maddenin kendine özgü ısı kapasitesi vardır.
– Maddeler için ayırt edici özelliği vardır.
– Özgül ısı kapasitesi birimi cal/g.C.
Öz ısı kapasitesi düşük olan maddeler, öz ısı kapasitesi yüksek olan maddelere göre daha hızlı ısınır ve soğur.
– Denizin özgül ısı kapasitesi karanın özgül ısı kapasitesinden fazladır. Ayrıca kara, denizden daha hızlı ısınır ve soğur.
Suyun özgül ısı kapasitesi nedir?
Bazı öğeler hızlı, diğerleri yavaş ısınır. İkincisi sudur – sıcaklığı yükseltmek için daha fazla enerji gerektirdiğinden, yüksek bir özgül ısı kapasitesine sahiptir.
Suyun özgül ısı kapasitesi 4182 J/kg°C’dir. Su çok önemli ve yaygın bir madde olduğundan, bir gram suyu bir santigrat derece yani bir kalori ısıtmak için ne kadar enerji gerektiğini hesaplamanın özel bir yöntemine sahibiz. Bu, yiyeceklerde bahsettiğimiz kalori türünden farklıdır. Böyle bir kalori 1.000 kaloriye eşittir, bu nedenle gıda kalorilerine bazen kilokalori veya kcal de denir.
Suyun özgül ısı kapasitesi, diğer birçok yaygın maddeninkinden biraz daha yüksektir.
Örneğin, demirin özgül ısı kapasitesi 449 J/kg°C, kumun 830 J/kg°C, meşe ağacının 2400 J/kg°C’dir.
Çünkü iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşan su elektronegatiftir. Elektronegatif bir atomun elektronları kendine çekme olasılığı daha yüksektir çünkü atomun bir tarafı kısmen pozitif, diğer tarafı kısmen negatif yüke sahip olacaktır. Zıt taraflar doğal olarak birbirini çekerek daha zayıf bir hidrojen bağı oluşturur. Yani su kendi içinden geçebilir ama aynı zamanda bağlayabilir, sürekli olarak bu bağları oluşturup bozabilir.
Bu bağlar ayrıca sıvı suyun yüksek özgül ısı kapasitesine sahip olmasının nedenidir. Isıtma suyuna verilen herhangi bir enerji, bağların kırılması ve suyun ısıtılması arasında dağıtılır. Bu nedenle, suyu ısıtmak için diğer maddelerden daha fazla enerji harcanır.
Örneğin, güneşli bir günde kumsaldaysanız, yürüdüğünüzde kumun genellikle oldukça sıcak olduğunu, ancak sığ suda bile su her zaman soğuk göründüğünü fark edeceksiniz. Bunun nedeni, kumun özgül ısı kapasitesinin daha düşük olmasıdır – sıcaklığı bir derece yükseltmek için daha az enerji gerekir. Suyun ısı kapasitesi yüksek olduğundan, sıcaklığı bir derece yükseltmek için daha fazla enerji gerekir. Güneş az çok sabit enerji yayar, bu da kumu daha hızlı ve suyu daha yavaş ısıtır.
Özgül ısı tablosu
Joule ve kalorilere aşina değilseniz, bu sayılar biraz soyut görünebilir. Hem joule hem de kalori cinsinden toplam özgül ısıyı bulmak için bu tabloya göz atın ve bu maddelerin nasıl ısındığı hakkında bildiklerinizle karşılaştırın!
