Περιεχόμενο
- Ειδική θερμοχωρητικότητα
- Υπολογισμός της συγκεκριμένης χωρητικότητας θερμότητας
- Διαφορές στο νερό και στον πάγο
- Παράγοντες που επηρεάζουν τη συγκεκριμένη χωρητικότητα θερμότητας στο νερό και τον πάγο
- Πλεονεκτήματα της υψηλότερης χωρητικότητας θερμότητας του νερού
Χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να ζεσταθεί το νερό σε υψηλότερη θερμοκρασία από ό, τι για να λιώσει ο πάγος. Παρόλο που αυτό φαίνεται να είναι μια καταπληκτική κατάσταση, αποτελεί σημαντική συμβολή στη συγκράτηση του κλίματος που επιτρέπει τη ζωή στη Γη.
Ειδική θερμοχωρητικότητα
Η ειδική θερμική ικανότητα μιας ουσίας ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μίας μάζας μονάδας αυτής της ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου.
Υπολογισμός της συγκεκριμένης χωρητικότητας θερμότητας
Ο τύπος για τη σχέση μεταξύ της θερμικής ενέργειας, της θερμοκρασιακής μεταβολής, της ειδικής θερμικής ικανότητας και της μεταβολής της θερμοκρασίας είναι Q = mc (δέλτα Τ), όπου Q αντιπροσωπεύει τη θερμότητα που προστίθεται στην ουσία, γ είναι η ειδική θερμική ικανότητα, m είναι η μάζα η ουσία που θερμαίνεται και το δέλτα Τ είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας.
Διαφορές στο νερό και στον πάγο
Η ειδική θερμότητα του νερού στους 25 βαθμούς Κελσίου είναι 4,186 joules / γραμμάριο * Kelvin.
Η ειδική θερμότητα του νερού στους -10 βαθμούς Κελσίου (πάγος) είναι 2,05 Joules / γραμμάριο * Kelvin.
Η ειδική θερμότητα του νερού στους 100 βαθμούς Κελσίου (ατμός) είναι 2.080 Joules / γραμμάριο * Kelvin.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη συγκεκριμένη χωρητικότητα θερμότητας στο νερό και τον πάγο
Πιθανώς η πιο προφανής διαφορά μεταξύ πάγου και νερού είναι το γεγονός ότι ο πάγος είναι ένα στερεό και το νερό είναι ένα υγρό, αλλά ενώ η κατάσταση της ύλης αλλάζει από στερεό σε υγρό προς αέριο ανάλογα με τη θερμοκρασία, ο χημικός τύπος παραμένει δύο άτομα υδρογόνου ομοιοπολικά συνδεδεμένα ένα άτομο οξυγόνου.
Ένας βαθμός ελευθερίας είναι οποιαδήποτε μορφή ενέργειας στην οποία η θερμότητα που μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο μπορεί να αποθηκευτεί. Σε ένα στερεό, αυτοί οι βαθμοί ελευθερίας περιορίζονται από τη δομή αυτού του στερεού. Η κινητική ενέργεια που αποθηκεύεται εσωτερικά στο μόριο συμβάλλει στη συγκεκριμένη θερμική ικανότητα της συγκεκριμένης ουσίας και όχι στη θερμοκρασία της.
Ως υγρό, το νερό έχει περισσότερες κατευθύνσεις για να κινηθεί και να απορροφήσει τη θερμότητα που ασκείται σε αυτό. Υπάρχει περισσότερος χώρος που χρειάζεται να θερμανθεί για να αυξηθεί η συνολική θερμοκρασία.
Ωστόσο, με πάγο, η επιφάνεια δεν αλλάζει λόγω της πιο άκαμπτης δομής του. Καθώς ο πάγος θερμαίνεται, αυτή η θερμότητα πρέπει να πάει κάπου και αρχίζει να διασπά τη δομή του στερεού και να λιώσει τον πάγο σε νερό.
Πλεονεκτήματα της υψηλότερης χωρητικότητας θερμότητας του νερού
Η υψηλότερη ειδική θερμική χωρητικότητα του νερού καθώς και η υψηλή του εξάτμιση επιτρέπουν τη μέτρηση του κλίματος της Γης προκαλώντας την αργή αλλαγή θερμοκρασίας σε περιοχές γύρω από μεγάλα σώματα νερού.
Λόγω της υψηλής ειδικής θερμότητας του νερού, το νερό και η γη κοντά σε υδάτινα συστήματα θερμαίνονται πιο αργά από το έδαφος χωρίς νερό. Περισσότερη θερμική ενέργεια είναι απαραίτητη για τη θέρμανση της περιοχής, επειδή το νερό απορροφά την ενέργεια.
Μια παρόμοια ποσότητα θερμικής ενέργειας θα αυξήσει τη θερμοκρασία της ξηράς γης σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία και το χώμα ή η βρωμιά θα κρατούσε τη θερμότητα να εισέλθει στο έδαφος. Οι έρημοι φθάνουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες ειδικά λόγω της έλλειψης νερού.