Dibutuhkan lebih lama untuk memanaskan air ke suhu yang lebih tinggi daripada untuk melelehkan es. Meskipun ini mungkin tampak seperti situasi yang membingungkan, ini adalah kontributor utama moderasi iklim yang memungkinkan kehidupan ada di Bumi.
Kapasitas panas spesifik
Kapasitas kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa zat itu sebesar 1 derajat Celcius.
Menghitung Kapasitas Panas Spesifik
Rumus hubungan antara energi panas, perubahan suhu, kapasitas panas spesifik dan perubahan suhu adalah Q = mc (delta T), di mana Q menyatakan kalor yang ditambahkan ke zat, c adalah kapasitas kalor jenis, m adalah massa zat yang dipanaskan dan delta T adalah perubahan suhu.
Perbedaan Air dan Es
Kalor jenis air pada 25 derajat Celcius adalah 4,186 joule/gram * derajat Kelvin.
Kapasitas kalor jenis air pada -10 derajat Celcius (es) adalah 2,05 joule/gram * derajat Kelvin.
Kapasitas kalor jenis air pada 100 derajat Celcius (uap) adalah 2.080 joule/gram * derajat Kelvin.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kapasitas Panas Spesifik dalam Air dan Es
Mungkin perbedaan yang paling jelas antara es dan air adalah kenyataan bahwa es adalah padat dan air adalah cair, tetapi keadaan materi berubah dari padat ke cair menjadi gas tergantung pada suhu, rumus kimianya tetap dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen dengan satu oksigen atom.
Derajat kebebasan adalah segala bentuk energi di mana panas yang ditransfer ke suatu benda dapat disimpan. Dalam benda padat, derajat kebebasan ini dibatasi oleh struktur benda padat itu. Energi kinetik yang tersimpan secara internal dalam molekul berkontribusi pada kapasitas panas spesifik zat itu dan bukan pada suhunya.
Sebagai cairan, air memiliki lebih banyak arah untuk bergerak dan menyerap panas yang diberikan padanya. Ada lebih banyak area permukaan yang perlu dipanaskan agar suhu keseluruhan meningkat.
Namun, dengan es, luas permukaannya tidak berubah karena strukturnya yang lebih kaku. Saat es memanas, energi panas itu harus pergi ke suatu tempat, dan itu mulai memecah struktur padatan dan melelehkan es menjadi air.
Keuntungan Kapasitas Panas Spesifik Air yang Lebih Tinggi
Kapasitas panas spesifik air yang lebih tinggi serta panas penguapannya yang tinggi memungkinkannya untuk memoderasi iklim bumi dengan menyebabkan suhu berubah secara perlahan di daerah sekitar badan besar air.
Karena panas jenis air yang tinggi, air dan tanah di dekat badan air dipanaskan lebih lambat daripada tanah tanpa air. Lebih banyak energi panas diperlukan untuk memanaskan area tersebut karena air menyerap energi.
Jumlah energi panas yang sama akan meningkatkan suhu tanah kering ke suhu yang jauh lebih tinggi, dan tanah atau kotoran akan menahan panas agar tidak masuk ke dalam tanah. Gurun mencapai suhu yang sangat tinggi khususnya karena kekurangan air.