Zahriatie vody na vyššiu teplotu trvá dlhšie ako topenie ľadu. Aj keď sa to môže javiť ako nepochopiteľná situácia, významne prispieva k zmierneniu podnebia, ktoré umožňuje život na Zemi.
Špecifická tepelná kapacita
Merná tepelná kapacita látky je definovaná ako množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty jednej jednotkovej hmotnosti tejto látky o 1 stupeň Celzia.
Výpočet mernej tepelnej kapacity
Vzorec pre vzťah medzi tepelnou energiou, zmenou teploty, špecifickou tepelnou kapacitou a zmenou teploty je Q = mc (delta T), kde Q predstavuje teplo pridané k látke, c je špecifická tepelná kapacita, m je hmotnosť látky, ktorá sa ohrieva, a delta T je zmena v teplota.
Rozdiely vo vode a ľade
Merné teplo vody pri 25 stupňoch Celzia je 4,186 jou / gram * stupeň Kelvina.
Merná tepelná kapacita vody pri -10 stupňoch Celzia (ľad) je 2,05 joulu / gram * stupeň Kelvina.
Merná tepelná kapacita vody pri 100 stupňoch Celzia (para) je 2 080 joulov / gram * stupeň Kelvina.
Faktory ovplyvňujúce špecifickú tepelnú kapacitu vo vode a ľade
Asi najzrejmejším rozdielom medzi ľadom a vodou je skutočnosť, že ľad je pevná látka a voda je kvapalina, ale zatiaľ čo skupenstvo hmoty mení sa z tuhej látky na kvapalinu na plyn v závislosti na teplote, chemický vzorec zostáva dvoma atómami vodíka kovalentne viazanými na jeden kyslík atóm.
Určitým stupňom voľnosti je každá forma energie, v ktorej je možné uchovávať teplo prenesené na objekt. V tuhej látke sú tieto stupne voľnosti obmedzené štruktúrou tejto tuhej látky. Kinetická energia uložená interne v molekule prispieva k špecifickej tepelnej kapacite látky a nie k jej teplote.
Ako kvapalina má voda viac smerov pohybu a absorpcie tepla, ktoré na ňu pôsobí. Aby sa zvýšila celková teplota, je potrebné ju zahriať.
U ľadu sa však povrch nemení kvôli jeho tuhšej štruktúre. Keď sa ľad zahrieva, musí táto tepelná energia niekam ísť a začne rozkladať štruktúru tuhej látky a topiť ľad vo vode.
Výhody vyššej špecifickej tepelnej kapacity vody
Umožňuje to vyššia merná tepelná kapacita vody, ako aj jej vysoké odparovacie teplo zmierňovať podnebie Zeme tým, že spôsobuje pomalé zmeny teplôt v oblastiach okolo veľkých telies voda.
Kvôli vysokému špecifickému teplu vody sa voda a pôda v blízkosti vodných plôch ohrievajú pomalšie ako pôda bez vody. Na zahriatie oblasti je potrebné viac tepelnej energie, pretože voda energiu absorbuje.
Podobné množstvo tepelnej energie by zvýšilo teplotu sucha na oveľa vyššiu teplotu a pôda alebo nečistoty by zabránili tomu, aby teplo išlo do zeme. Púšte dosahujú extrémne vysoké teploty najmä pre nedostatok vody.