Zahřívání vody na vyšší teplotu trvá déle než roztavení ledu. I když se to může zdát jako matoucí situace, významně přispívá ke zmírnění podnebí, které umožňuje existenci života na Zemi.
Specifická tepelná kapacita
Specifická tepelná kapacita látky je definována jako množství tepla potřebné ke zvýšení teploty jedné jednotkové hmotnosti látky o 1 stupeň Celsia.
Výpočet měrné tepelné kapacity
Vzorec pro vztah mezi tepelnou energií, změnou teploty, měrnou tepelnou kapacitou a změnou teploty je Q = mc (delta T), kde Q představuje teplo přidané k látce, c je měrná tepelná kapacita, m je hmotnost látky, která se zahřívá, a delta T je změna v teplota.
Rozdíly ve vodě a ledu
Specifické teplo vody při 25 stupních Celsia je 4,186 joulů / gram * stupně Kelvina.
Specifická tepelná kapacita vody při -10 stupních Celsia (led) je 2,05 joulů / gram * stupně Kelvina.
Specifická tepelná kapacita vody při 100 stupních Celsia (pára) je 2 080 joulů / gram * stupeň Kelvina.
Faktory ovlivňující specifickou tepelnou kapacitu ve vodě a ledu
Pravděpodobně nejviditelnějším rozdílem mezi ledem a vodou je skutečnost, že led je pevná látka a voda je kapalina, ale zatímco stav hmoty přechází z pevné látky na kapalinu na plyn v závislosti na teplotě, chemický vzorec zůstává dvěma atomy vodíku kovalentně vázanými k jednomu kyslíku atom.
Stupeň volnosti je jakákoli forma energie, ve které může být teplo přenesené na objekt uloženo. V tělese jsou tyto stupně volnosti omezeny strukturou tohoto tělesa. Kinetická energie uložená interně v molekule přispívá ke specifické tepelné kapacitě dané látky a nikoli k její teplotě.
Jako kapalina má voda více směrů k pohybu a k absorbování tepla, které na ni působí. Existuje větší povrchová plocha, kterou je třeba zahřát, aby se zvýšila celková teplota.
U ledu se však povrch díky své tuhší struktuře nemění. Když se led zahřívá, musí tato tepelná energie někam jít a začne rozkládat strukturu pevné látky a tát led ve vodě.
Výhody vyšší měrné tepelné kapacity vody
Umožňuje to vyšší měrná tepelná kapacita vody a také její vysoké výparné teplo mírní klima Země tím, že způsobí, že se teploty pomalu mění v oblastech kolem velkých útvarů voda.
Kvůli vysokému měrnému teplu vody se voda a pevnina v blízkosti vodních ploch ohřívají pomaleji než pevnina bez vody. K zahřátí oblasti je zapotřebí více tepelné energie, protože voda energii absorbuje.
Podobné množství tepelné energie by zvýšilo teplotu suché půdy na mnohem vyšší teplotu a půda nebo nečistoty by zabránily tomu, aby teplo proniklo do země. Pouště dosahují extrémně vysokých teplot zejména kvůli nedostatku vody.