Eðlis- og stjörnufræði I

Námsgagnastofnum 2015

–

07011

EÐLIS- OG STJÖRNUFRÆÐI

Öll efni hitna við það að taka til sín varmaorku og kólna við að láta

hana frá sér. Það er hins vegar mjög misjafnt eftir efnum hversu mikið

þau hitna eða kólna. Eitt kíló af vatni (1lítri ) hitnar miklu minna en

eitt kíló af járni við að taka til sín tiltekið magn af varmaorku. Það

útskýrir hvers vegna potturinn með vatninu hitnaði minna en tómi

potturinn í athugunni.

Eðlisvarmi efna segir til um hversu vel þau geta

tekið við varmaorku

Sá eiginleiki sem er mælikvarði á hversu vel efni geta tekið við

varmaorku er nefndur

eðlisvarmi

.Mismunandi efni hafa mismunandi

eðlisvarma og bregðast því mismunandi við orkubreytingum. Vatn

hefur, sem dæmi, miklu meiri eðlisvarma en járn. Ef jafn mikilli

varmaorku er bætt við tvö mismunandi efni þá hitna þau mismunandi

mikið. Með sömu orkubreytingu breytist hitastigið minna hjá efnum

sem hafa háan eðlisvarma en hjá efnum sem hafa lágan eðlisvarma.

Þess vegna þarf meiri orku til að hita efni sem hafa háan eðlisvarma

um 1 °C á meðan efni sem hafa lágan eðlisvarma þurfa minni orku til

að geta hækkað um þessa sömu gráðu. Eðlisvarmi efna er mismunandi

eins og sést í töflu. Þegar varmaorka bætist við hlut af tilteknu efni þá

skiptir magnið (massinn) einnig máli. Það þarf t.d. meiri varmaorku

til að hita tíu grömm af vatni en eitt gramm um 10 °C. Það þarf tíu

kaloríur til þess að hita eitt gramm af vatni um tíu gráður en ef við

hitum tíu grömm af vatni með tíu kaloríum þá hitnar vatnið eingöngu

um 1 gráðu. Hitastig er mælikvarði á hreyfingu sameinda

Hitastig er mælikvarði á

hreyfingu sameinda

Allt efni er gert úr frumeindum sem geta myndað sameindir.

Allt efni er búið til úr litlum ögnum,

frumeindum

. Frumeindirnar

eru mjög litlar og efnafræðingar ganga út frá því að þær séu litlar

kúlur, (sjá mynd). Ítarlegar rannsóknir á frumeindum hafa leitt í ljós

að mismunandi frumefni hafa mjög mismunandi lögun. Frumeindir

geta tengst innbyrðis og myndað litlar og stórar keðjur frumeinda sem

kallast

sameindir

Sameindirnar eru sífellt á hreyfingu

Það getur verið erfitt að ímynda sér að efni séu úr þessum sameindum

vegna þess að við sjáum hvorki sameindirnar né frumeindirnar sem

þær eru búnar til úr. Þetta hefur þó reynst mjög gagnleg hugmynd í

vísindum, einkum í efnafræði. Það eru margir hlutir í náttúruvísindum

sem eru ekki áþreifanlegir og því nauðsynlegt að geta beitt ímyndunar

aflinu. Annað sem er mikilvægt að vita er að sameindir eru á sífelldri

hreyfingu. Þær hreyfa sig á mismiklum hraða. Sameindirnar eru

yfirleitt svo nálægt hver annarri að þær rekast stöðugt á þannig að

hreyfing þeirra er titringur fram og tilbaka. Við hvernig aðstæður ætli

þær hreyfi sig hraðast?

Gerumstutta athugun til að skoðaóbeint hreyfingu sameinda.Tökum

tvö glös og fyllum þau bæði af vatni. Annað með köldu kranavatni og

hitt með heitu kranavatni. Látum glösin standa kyrr í mínútu og setjum

síðan þrjá dropa af matarlit í hvort glasið um sig og fylgjumst með.

Mismunandi eÐlisvarmi efna

Efni

Eðlisvarmi (kal/g °C)

Ál

0,22

Gler

0,20

Ís (-20 °C að 0 °C)

0,50

Kopar

0,09

Kvikasilfur

0,03

Loft

0,25

Sjór

0,93

Vatn

1,00

Viður

0,42

Eðlisvarmi - eining

Algeng eining fyrir eðlisvarma er

Einingin lýsir sambandi orku, massa og

hitastigsbreytingu. Eðlisvarmi vatns er

1,00 og eðlisvarmi áls er 0,22 .

kal

g * °c

kal

g * °c

kal

g * °c

verkefni/UMRÆÐUR

Hvað er eðlisvarmi?

Hvernig er eðlisvarmi tengdur magni efna?

Berðu saman eðlisvarma járns og vatns.

3.6