Det tager længere tid at opvarme vand til en højere temperatur, end det smelter is. Selvom dette kan virke som en forvirrende situation, er det en væsentlig bidragyder til klimaets moderering, der giver liv til at eksistere på Jorden.
Specifik varmekapacitet
Et stofs specifikke varmekapacitet defineres som den mængde varme, der kræves for at øge temperaturen på en enheds masse af dette stof med 1 grad Celsius.
Beregning af specifik varmekapacitet
Formlen for forholdet mellem varmeenergi, temperaturændring, specifik varmekapacitet og temperaturændring er Q = mc (delta T), hvor Q repræsenterer varmen tilsat til stoffet, c er den specifikke varmekapacitet, m er massen af det stof, der opvarmes, og delta T er ændringen i temperatur.
Forskelle i vand og is
Den specifikke varme af vand ved 25 grader Celsius er 4,166 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifikke varmekapacitet for vand ved -10 grader Celsius (is) er 2,05 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifikke varmekapacitet for vand ved 100 grader Celsius (damp) er 2.080 joule / gram * grad Kelvin.
Faktorer, der påvirker specifik varmekapacitet i vand og is
Den mest åbenlyse forskel mellem is og vand er sandsynligvis det faktum, at is er et fast stof, og vand er en væske, men mens tilstanden af stof skifter fra fast til flydende til gas afhængigt af temperaturen, forbliver den kemiske formel to hydrogenatomer bundet kovalent til et ilt atom.
En grad af frihed er enhver form for energi, hvor varme, der overføres til et objekt, kan lagres. I et fast stof er disse frihedsgrader begrænset af strukturen af det faste stof. Den kinetiske energi, der er lagret internt i molekylet, bidrager til stoffets specifikke varmekapacitet og ikke til dets temperatur.
Som væske har vand flere retninger til at bevæge sig og absorbere den varme, der påføres det. Der er mere overfladeareal, der skal opvarmes for at den samlede temperatur kan stige.
Men med is ændres overfladearealet ikke på grund af sin mere stive struktur. Når isen opvarmes, skal den varmeenergi gå et eller andet sted, og den begynder at nedbryde det faste stofs struktur og smelte isen i vand.
Fordele ved vandets højere specifikke varmekapacitet
Den højere specifikke varmekapacitet for vand såvel som dens høje fordampningsvarme gør det muligt moderere jordens klima ved at få temperaturer til at ændre sig langsomt i områder omkring store kroppe vand.
På grund af den høje specifikke varmeopvarmning opvarmes vand og jord i nærheden af vandmasser langsommere end jord uden vand. Mere varmeenergi er nødvendig for at varme området op, fordi vandet absorberer energien.
En lignende mængde varmeenergi ville øge temperaturen på tørt land til en meget højere temperatur, og jorden eller snavs ville forhindre varmen i at gå ned i jorden. Ørkener når ekstremt høje temperaturer specielt på grund af deres mangel på vand.