Conţinut
- Capacitate specifică de căldură
- Calcularea capacității de căldură specifice
- Diferențele de apă și gheață
- Factorii care afectează capacitatea specifică de căldură în apă și gheață
- Avantajele capacității de căldură specifică mai mare a apei
Durează mai mult timp până la încălzirea apei la o temperatură mai mare decât la topirea gheții. În timp ce acest lucru poate părea o situație dezamăgitoare, este un contribuitor major la moderarea climatului care permite existența vieții pe Pământ.
Capacitate specifică de căldură
Capacitatea de căldură specifică a unei substanțe este definită ca cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei unități de masă a acelei substanțe cu 1 grad Celsius.
Calcularea capacității de căldură specifice
Formula pentru relația dintre energia termică, schimbarea temperaturii, capacitatea specifică de căldură și schimbarea temperaturii este Q = mc (delta T), unde Q reprezintă căldura adăugată la substanță, c este capacitatea specifică de căldură, m este masa de substanța fiind încălzită și delta T este modificarea temperaturii.
Diferențele de apă și gheață
Căldura specifică a apei la 25 de grade Celsius este de 4.186 joule / gram * grad Kelvin.
Capacitatea specifică de căldură a apei la -10 grade Celsius (gheață) este de 2,05 joule / gram * grad Kelvin.
Capacitatea specifică de căldură a apei la 100 de grade Celsius (abur) este de 2,080 joule / gram * grad Kelvin.
Factorii care afectează capacitatea specifică de căldură în apă și gheață
Probabil cea mai evidentă diferență între gheață și apă este faptul că gheața este un solid și apa este un lichid, dar în timp ce starea materiei se schimbă de la solid la lichid la gaz în funcție de temperatură, formula chimică rămâne doi atomi de hidrogen legați covalent la un atom de oxigen.
Un grad de libertate este orice formă de energie în care căldura transferată către un obiect poate fi stocată. Într-un solid, aceste grade de libertate sunt restricționate de structura acelui solid. Energia cinetică stocată intern în moleculă contribuie la capacitatea de căldură specifică a acelei substanțe și nu la temperatura ei.
Ca lichid, apa are mai multe direcții de mișcare și de absorbție a căldurii aplicate acesteia. Există mai multe suprafețe care trebuie încălzite pentru ca temperatura totală să crească.
Cu toate acestea, cu gheața, suprafața nu se schimbă din cauza structurii sale mai rigide. Pe măsură ce gheața se încălzește, acea energie termică trebuie să meargă undeva și începe să descompună structura solidului și să topească gheața în apă.
Avantajele capacității de căldură specifică mai mare a apei
Capacitatea de căldură specifică mai mare a apei, precum și căldura mare de vaporizare îi permite să modereze clima Pământului, determinând schimbarea lentă a temperaturilor în zonele din jurul corpurilor mari de apă.
Din cauza căldurii specifice specifice apei, apa și pământurile din apropierea corpurilor de apă sunt încălzite mai lent decât cele fără apă. Este necesară mai multă energie termică pentru încălzirea zonei, deoarece apa absoarbe energia.
O cantitate similară de energie termică ar crește temperatura terenului uscat la o temperatură mult mai mare, iar solul sau murdăria ar împiedica căldura să intre în pământ. Deșerturile ating temperaturi extrem de ridicate, în special din cauza lipsei de apă.