Χρειάζεται περισσότερος χρόνος για τη θέρμανση του νερού σε υψηλότερη θερμοκρασία από ό, τι για την τήξη του πάγου. Παρόλο που αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια καταπληκτική κατάσταση, συμβάλλει σημαντικά στη συγκράτηση του κλίματος που επιτρέπει τη ζωή στη Γη.
Ειδική θερμοχωρητικότητα
Η ειδική θερμική ικανότητα μιας ουσίας ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μίας μονάδας μάζας αυτής της ουσίας κατά 1 βαθμό Κελσίου.
Υπολογισμός ειδικής θερμότητας
Ο τύπος για τη σχέση μεταξύ θερμικής ενέργειας, αλλαγής θερμοκρασίας, ειδικής θερμικής ικανότητας και αλλαγής θερμοκρασίας είναι Q = mc (δέλτα Τ), όπου Q αντιπροσωπεύει τη θερμότητα που προστίθεται στην ουσία, c είναι η ειδική θερμική ικανότητα, m είναι η μάζα της ουσίας που θερμαίνεται και το δέλτα T είναι η αλλαγή στην θερμοκρασία.
Διαφορές στο νερό και τον πάγο
Η ειδική θερμότητα του νερού στους 25 βαθμούς Κελσίου είναι 4,186 joules / gram * βαθμός Kelvin.
Η ειδική θερμική ικανότητα του νερού στους -10 βαθμούς Κελσίου (πάγος) είναι 2,05 joules / gram * βαθμός Kelvin.
Η ειδική θερμική ικανότητα του νερού στους 100 βαθμούς Κελσίου (ατμός) είναι 2,080 joules / gram * βαθμός Kelvin.
Παράγοντες που επηρεάζουν συγκεκριμένη θερμική ικανότητα σε νερό και πάγο
Πιθανώς η πιο προφανής διαφορά μεταξύ πάγου και νερού είναι το γεγονός ότι ο πάγος είναι ένα στερεό και το νερό είναι ένα υγρό, αλλά ενώ η κατάσταση της ύλης αλλάζει από στερεό σε υγρό σε αέριο ανάλογα με τη θερμοκρασία, ο χημικός τύπος παραμένει δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα ομοιοπολικά σε ένα οξυγόνο άτομο.
Ένας βαθμός ελευθερίας είναι οποιαδήποτε μορφή ενέργειας στην οποία μπορεί να αποθηκευτεί θερμότητα που μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο. Σε ένα στερεό, αυτοί οι βαθμοί ελευθερίας περιορίζονται από τη δομή αυτού του στερεού. Η κινητική ενέργεια που αποθηκεύεται εσωτερικά στο μόριο συμβάλλει στη συγκεκριμένη θερμική ικανότητα της συγκεκριμένης ουσίας και όχι στη θερμοκρασία της.
Ως υγρό, το νερό έχει περισσότερες κατευθύνσεις για να κινείται και να απορροφά τη θερμότητα που εφαρμόζεται σε αυτό. Υπάρχει περισσότερη επιφάνεια που πρέπει να θερμανθεί για να αυξηθεί η συνολική θερμοκρασία.
Ωστόσο, με πάγο, η επιφάνεια δεν αλλάζει λόγω της πιο άκαμπτης δομής της. Καθώς ο πάγος θερμαίνεται, αυτή η θερμική ενέργεια πρέπει να πάει κάπου και αρχίζει να διαλύει τη δομή του στερεού και να λιώνει τον πάγο σε νερό.
Πλεονεκτήματα της υψηλότερης ειδικής χωρητικότητας θερμότητας του νερού
Η υψηλότερη ειδική θερμική ικανότητα του νερού καθώς και η υψηλή θερμότητα εξάτμισης το επιτρέπει μετριάστε το κλίμα της Γης προκαλώντας αργές αλλαγές θερμοκρασίας σε περιοχές γύρω από μεγάλα σώματα νερό.
Λόγω της υψηλής ειδικής θερμότητας του νερού, το νερό και η γη κοντά σε υδάτινα σώματα θερμαίνονται πιο αργά από ό, τι η γη χωρίς νερό. Απαιτείται περισσότερη θερμική ενέργεια για τη θέρμανση της περιοχής, επειδή το νερό απορροφά την ενέργεια.
Μια παρόμοια ποσότητα θερμικής ενέργειας θα αύξανε τη θερμοκρασία της ξηράς σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία και το χώμα ή η βρωμιά θα εμπόδιζαν τη θερμότητα να πάει στο έδαφος. Οι έρημοι φτάνουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες ειδικά λόγω της έλλειψης νερού.