Ūdens uzsildīšana līdz augstākai temperatūrai prasa ilgāku laiku nekā ledus kausēšana. Lai arī šī situācija var šķist mulsinoša situācija, tā galvenokārt veicina klimata mērenību, kas ļauj dzīvībai pastāvēt uz Zemes.
Īpatnējā siltuma jauda
Vielas īpatnējā siltuma jauda ir definēta kā siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai šīs vielas vienas masas vienības temperatūru paaugstinātu par 1 grādu pēc Celsija.
Īpatnējās siltuma jaudas aprēķināšana
Siltuma enerģijas, temperatūras izmaiņu, īpatnējās siltuma jaudas un temperatūras izmaiņu attiecības formula ir Q = mc (delta T), kur Q apzīmē vielai pievienoto siltumu, c ir īpatnējā siltuma jauda, m ir sildāmās vielas masa un delta T ir izmaiņas temperatūra.
Ūdens un ledus atšķirības
Ūdens īpatnējais siltums 25 grādos pēc Celsija ir 4,186 džouli / grams * grāds Kelvins.
Ūdens īpatnējā siltuma jauda pie -10 grādiem pēc Celsija (ledus) ir 2,05 džouli / grams * grāds Kelvina.
Ūdens īpatnējā siltuma jauda pie 100 grādiem pēc Celsija (tvaiks) ir 2,080 džouli / grams * grāds Kelvina.
Faktori, kas ietekmē īpatnējo siltuma jaudu ūdenī un ledū
Iespējams, ka acīmredzamākā ledus un ūdens atšķirība ir fakts, ka ledus ir ciets un ūdens ir šķidrs, bet, lai gan matērijas stāvoklis atkarībā no temperatūras mainās no cietas uz šķidrumu uz gāzi, ķīmiskā formula paliek divi ūdeņraža atomi, kas kovalenti saistīti ar vienu skābekli atoms.
Brīvības pakāpe ir jebkura enerģijas forma, kurā uz objektu pārnesto siltumu var uzglabāt. Cietā stāvoklī šīs brīvības pakāpes ir ierobežotas ar cietā sastāva struktūru. Kinētiskā enerģija, kas molekulā glabājas iekšēji, veicina šīs vielas īpatnējo siltuma jaudu, nevis temperatūru.
Ūdenim kā šķidrumam ir vairāk virzienu, lai pārvietotos un absorbētu tam piemēroto siltumu. Ir vairāk virsmas laukuma, kas jāuzsilda, lai kopējā temperatūra paaugstinātos.
Tomēr ar ledu virsmas laukums nemainās stingrākas struktūras dēļ. Kad ledus uzsilst, šai siltumenerģijai kaut kur jāiet, un tas sāk noārdīt cietās vielas struktūru un ledu izkausēt ūdenī.
Ūdens augstākās īpatnējās siltuma jaudas priekšrocības
Lielāka ūdens īpatnējā siltuma jauda, kā arī tā lielais iztvaikošanas siltums to ļauj mēreni nomainīt Zemes klimatu, izraisot temperatūras lēnu mainību apgabalos ap lieliem ūdens.
Lielā īpatnējā ūdens siltuma dēļ ūdens un zeme pie ūdenstilpnēm tiek sildīta lēnāk nekā zeme bez ūdens. Vietas uzsildīšanai ir nepieciešams vairāk siltumenerģijas, jo ūdens absorbē enerģiju.
Līdzīgs siltumenerģijas daudzums paaugstinātu sausas zemes temperatūru līdz daudz augstākai temperatūrai, un augsne vai netīrumi neļautu siltumam nonākt zemē. Tuksneši sasniedz ārkārtīgi augstu temperatūru tieši to trūkuma dēļ.