얼음이 액체 물보다 열용량이 낮은 이유는 무엇입니까?

얼음을 녹일 때보 다 더 높은 온도로 물을 데우는 데 시간이 더 걸립니다. 이것은 당혹스러운 상황처럼 보일 수 있지만, 지구상에 생명체가 존재할 수 있도록 기후를 조절하는 데 중요한 기여를합니다.

물질의 비열 용량은 해당 물질의 한 단위 질량의 온도를 섭씨 1도까지 높이는 데 필요한 열량으로 정의됩니다.

열 에너지, 온도 변화, 비열 용량 및 온도 변화 간의 관계에 대한 공식은 Q = mc (델타 T)입니다. 여기서 Q 물질에 추가 된 열, c는 비열 용량, m은 가열되는 물질의 질량, 델타 T는 온도.

섭씨 25도에서 물의 비열은 4.186 줄 / 그램 * 켈빈입니다.

섭씨 -10도 (얼음)에서 물의 비열 용량은 2.05 줄 / 그램 * 켈빈입니다.

섭씨 100도 (증기)에서 물의 비열 용량은 2.080 줄 / 그램 * 켈빈입니다.

아마도 얼음과 물의 가장 분명한 차이점은 얼음은 고체이고 물은 액체라는 사실이지만 물질의 상태는 온도에 따라 고체에서 액체로, 기체로 변하는 화학 공식은 하나의 산소에 공유 결합 된 두 개의 수소 원자를 유지합니다. 원자.

자유도는 물체에 전달 된 열을 저장할 수있는 모든 형태의 에너지입니다. 솔리드에서 이러한 자유도는 해당 솔리드의 구조에 의해 제한됩니다. 분자 내부에 저장된 운동 에너지는 해당 물질의 온도가 아닌 비열 용량에 기여합니다.

액체로서 물은 더 많은 방향으로 움직이고 가해지는 열을 흡수합니다. 전체 온도를 높이기 위해 가열해야하는 표면적이 더 많습니다.

그러나 얼음의 경우 더 단단한 구조로 인해 표면적이 변하지 않습니다. 얼음이 가열됨에 따라 그 열 에너지는 어딘가로 이동해야하며 고체 구조를 분해하고 얼음을 물로 녹이기 시작합니다.

물의 높은 비열 용량과 높은 기화열로 인해 큰 물체 주변 지역에서 온도가 천천히 변하도록하여 지구의 기후를 조절합니다. 물.

물의 비열이 높기 때문에 수역 근처의 물과 땅은 물이없는 땅보다 더 천천히 가열됩니다. 물이 에너지를 흡수하기 때문에 해당 지역을 가열하려면 더 많은 열 에너지가 필요합니다.

비슷한 양의 열 에너지는 마른 땅의 온도를 훨씬 더 높은 온도로 높이고 토양이나 흙은 열이 땅으로 들어가는 것을 막을 것입니다. 사막은 특히 물 부족으로 인해 극도로 높은 온도에 도달합니다.