Indhold
- Specifik varmekapacitet
- Beregning af specifik varmekapacitet
- Forskelle i vand og is
- Faktorer, der påvirker den specifikke varmekapacitet i vand og is
- Fordele ved vandets højere specifikke varmekapacitet
Det tager længere tid at opvarme vand til en højere temperatur end det gør for at smelte is. Selvom dette kan virke som en forvirrende situation, bidrager det væsentligt til moderering af klimaet, der tillader liv at eksistere på Jorden.
Specifik varmekapacitet
Stoffets specifikke varmekapacitet defineres som den mængde varme, der kræves for at øge temperaturen på en enheds masse af det stof med 1 grad Celsius.
Beregning af specifik varmekapacitet
Formlen for forholdet mellem varmeenergi, temperaturændring, specifik varmekapacitet og temperaturændring er Q = mc (delta T), hvor Q repræsenterer den varme, der tilføjes stoffet, c er den specifikke varmekapacitet, m er massen af stoffet, der opvarmes, og delta T er ændringen i temperaturen.
Forskelle i vand og is
Den specifikke vandvarme ved 25 grader Celsius er 4,166 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifikke varmekapacitet på vand ved -10 grader Celsius (is) er 2,05 joule / gram * grad Kelvin.
Den specifikke varmekapacitet på vand ved 100 grader Celsius (damp) er 2.080 joule / gram * grad Kelvin.
Faktorer, der påvirker den specifikke varmekapacitet i vand og is
Den mest åbenlyse forskel mellem is og vand er sandsynligvis det faktum, at is er et fast stof, og vand er en væske, men selvom stoftilstanden skifter fra faststof til væske til gas afhængig af temperaturen, forbliver den kemiske formel to hydrogenatomer, der er kovalent bundet til et iltatom.
En grad af frihed er enhver form for energi, hvor varme, der overføres til et objekt, kan opbevares. I et fast stof er disse frihedsgrader begrænset af strukturen i det faste stof. Den kinetiske energi, der opbevares internt i molekylet, bidrager til stoffets specifikke varmekapacitet og ikke til dets temperatur.
Som en væske har vand flere retninger til at bevæge sig og til at absorbere den varme, der påføres. Der er mere overfladeareal, der skal opvarmes for at den samlede temperatur øges.
Med is ændres overfladearealet dog ikke på grund af dets mere stive struktur. Når isen varmer, skal den varmeenergi gå et eller andet sted, og den begynder at nedbryde strukturen i det faste stof og smelte isen i vand.
Fordele ved vandets højere specifikke varmekapacitet
Den højere specifikke varmekapacitet på vand såvel som dets høje fordampningsvarme gør det muligt at moderere Jordens klima ved at få temperaturer til at ændre sig langsomt i områder omkring store vandmasser.
På grund af den høje specifikke varme af vand opvarmes vand og jord i nærheden af vandmasser langsommere end land uden vand. Mere varmeenergi er nødvendigt for at opvarme området, fordi vandet absorberer energien.
En lignende mængde varmeenergi ville øge tørlandet ved en meget højere temperatur, og jorden eller snavs forhindrer, at varmen går i jorden. Ørkener når ekstremt høje temperaturer, især på grund af deres mangel på vand.