Det tar längre tid att värma upp vatten till en högre temperatur än att smälta is. Även om detta kan verka som en förbryllande situation, är det en viktig bidragsgivare till klimatets dämpning som gör att livet kan existera på jorden.
Specifik värmekapacitet
Den specifika värmekapaciteten hos ett ämne definieras som den mängd värme som krävs för att öka temperaturen på en enhetsmassa av det ämnet med 1 grad Celsius.
Beräkning av specifik värmekapacitet
Formeln för förhållandet mellan värmeenergi, temperaturförändring, specifik värmekapacitet och temperaturförändring är Q = mc (delta T), där Q representerar värmen tillsatt till ämnet, c är den specifika värmekapaciteten, m är massan av ämnet som värms upp och delta T är förändringen i temperatur.
Skillnader i vatten och is
Den specifika vattenvärmen vid 25 grader Celsius är 4,166 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifika värmekapaciteten för vatten vid -10 grader Celsius (is) är 2,05 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifika värmekapaciteten för vatten vid 100 grader Celsius (ånga) är 2.080 joule / gram * grad Kelvin.
Faktorer som påverkar specifik värmekapacitet i vatten och is
Antagligen är den mest uppenbara skillnaden mellan is och vatten det faktum att is är ett fast ämne och vatten är en vätska, men medan tillståndet är ändras från fast till flytande till gas beroende på temperatur, den kemiska formeln förblir två väteatomer kovalent bundna till ett syre atom.
En grad av frihet är vilken form av energi som helst som värme som överförs till ett objekt kan lagras. I ett fastämne är dessa grader av frihet begränsade av strukturen för det fasta ämnet. Den kinetiska energi som lagras internt i molekylen bidrar till ämnets specifika värmekapacitet och inte till dess temperatur.
Som vätska har vatten fler riktningar att röra sig på och att absorbera värmen som appliceras på det. Det finns mer yta som måste värmas upp för att den totala temperaturen ska öka.
Men med is ändras inte ytan på grund av dess styvare struktur. När isen värms måste den värmeenergin gå någonstans och den börjar bryta ner det fasta ämnets struktur och smälta isen i vatten.
Fördelar med vattnets högre specifika värmekapacitet
Den högre specifika värmekapaciteten hos vatten såväl som dess höga förångningsvärme gör det möjligt moderera jordens klimat genom att temperaturer förändras långsamt i områden runt stora kroppar av vatten.
På grund av den höga specifika värmen av vatten värms vatten och mark nära vattendrag långsammare än land utan vatten. Mer värmeenergi är nödvändig för att värma upp området eftersom vattnet absorberar energin.
En liknande mängd värmeenergi skulle öka temperaturen på torrt land till en mycket högre temperatur, och jorden eller smutsen skulle hindra värmen från att gå ner i marken. Öknar når extremt höga temperaturer speciellt på grund av vattenbrist.