なぜ氷は液体の水よりも熱容量が小さいのですか？

水を高温に加熱するのは、氷を溶かすよりも時間がかかります。 これは不可解な状況のように見えるかもしれませんが、それは地球上に生命が存在することを可能にする気候の緩和への主要な貢献者です。

物質の比熱容量は、その物質の1単位質量の温度を摂氏1度上昇させるのに必要な熱量として定義されます。

熱エネルギー、温度変化、比熱容量、および温度変化の関係式は、Q = mc（デルタT）です。ここで、Q は物質に加えられる熱を表し、cは比熱容量、mは加熱される物質の質量、デルタTは 温度。

摂氏25度での水の比熱は4.186ジュール/グラム*ケルビンです。

-10℃（氷）での水の比熱容量は2.05ジュール/グラム*ケルビンです。

摂氏100度（蒸気）での水の比熱容量は、2.080ジュール/グラム*ケルビンです。

おそらく、氷と水の最も明白な違いは、氷が固体で水が液体であるという事実ですが、物質の状態は 温度に応じて固体から液体、気体に変化し、化学式は1つの酸素に共有結合した2つの水素原子のままです。 原子。

自由度とは、物体に伝達された熱を蓄えることができるあらゆる形態のエネルギーです。 ソリッドでは、これらの自由度はそのソリッドの構造によって制限されます。 分子の内部に蓄積された運動エネルギーは、その物質の温度ではなく、その物質の比熱容量に寄与します。

液体として、水は移動し、それに加えられた熱を吸収するためのより多くの方向を持っています。 全体の温度を上げるために加熱する必要のある表面積が多くなります。

ただし、氷の場合、構造がより硬いため、表面積は変化しません。 氷が熱くなると、その熱エネルギーはどこかに行く必要があり、固体の構造を破壊し、氷を水に溶かし始めます。

水の比熱容量が高く、気化熱が高いため、 の大きな物体の周りの領域で温度をゆっくりと変化させることにより、地球の気候を緩和します 水。

水の比熱が高いため、水と水域の近くの土地は、水がない土地よりもゆっくりと加熱されます。 水がエネルギーを吸収するため、エリアを加熱するには、より多くの熱エネルギーが必要です。

同様の量の熱エネルギーは、乾燥した土地の温度をはるかに高い温度に上昇させ、土壌や土は熱が地面に入るのを防ぎます。 砂漠は、特に水が不足しているため、非常に高温になります。