Съдържание
- Специфичен топлинен капацитет
- Изчисляване на специфична топлинна мощност
- Разлики във водата и леда
- Фактори, влияещи върху специфичната топлинна мощност във вода и лед
- Предимства на по-високата специфична топлинна мощност на водата
Отнема повече време за загряване на водата до по-висока температура, отколкото за топене на лед. Въпреки че това може да изглежда като смущаваща ситуация, той допринася съществено за умереността на климата, който позволява животът да съществува на Земята.
Специфичен топлинен капацитет
Специфичният топлинен капацитет на веществото се определя като количеството топлина, необходимо за увеличаване на температурата на една единица маса на това вещество с 1 градус по Целзий.
Изчисляване на специфична топлинна мощност
Формулата за връзката между топлинната енергия, изменението на температурата, специфичния топлинен капацитет и промяната в температурата е Q = mc (делта Т), където Q представлява топлината, добавена към веществото, c е специфичната топлинна мощност, m е масата на веществото се нагрява и делта Т е промяната в температурата.
Разлики във водата и леда
Специфичната топлина на водата при 25 градуса по Целзий е 4,186 джаула / грам * градус Келвин.
Специфичният топлинен капацитет на водата при -10 градуса по Целзий (лед) е 2.05 джаула / грам * градус Келвин.
Специфичният топлинен капацитет на водата при 100 градуса по Целзий (пара) е 2.080 джаула / грам * градус Келвин.
Фактори, влияещи върху специфичната топлинна мощност във вода и лед
Вероятно най-очевидната разлика между лед и вода е фактът, че ледът е твърд и водата е течност, но докато състоянието на материята се променя от твърдо в течно в газ в зависимост от температурата, химическата формула остава два водородни атома, ковалентно свързани към един кислороден атом.
Степен на свобода е всяка форма на енергия, в която топлината, прехвърлена на даден предмет, може да се съхранява. В твърдо тяло тези степени на свобода са ограничени от структурата на това твърдо вещество. Кинетичната енергия, съхранявана вътре в молекулата, допринася за специфичния топлинен капацитет на това вещество, а не за неговата температура.
Като течност водата има повече посоки да се движи и да абсорбира топлината, приложена към нея. Има повече повърхност, която трябва да се нагрее, за да се увеличи общата температура.
При лед обаче повърхността не се променя поради по-твърдата си структура. Докато ледът се загрява, тази топлинна енергия трябва да отиде някъде и тя започва да разрушава структурата на твърдото вещество и да разтопя леда във вода.
Предимства на по-високата специфична топлинна мощност на водата
По-високият специфичен топлинен капацитет на водата, както и високата му топлина на изпаряване, й позволяват да умери климата на Земята, като причинява бавни температури да се променят в райони около големи водни обекти.
Поради високата специфична топлина на водата, водата и земята в близост до водни тела се нагряват по-бавно, отколкото сушата без вода. Повече топлинна енергия е необходима за загряване на района, тъй като водата абсорбира енергията.
Подобно количество топлинна енергия би повишило температурата на сухата земя до много по-висока температура, а почвата или мръсотията биха предотвратили навлизането на топлината в земята. Пустините достигат изключително високи температури именно поради липсата на вода.