Sisältö
- Ominaislämpökapasiteetti
- Erityisen lämpökapasiteetin laskeminen
- Veden ja jään erot
- Veden ja jään erityiseen lämpökapasiteettiin vaikuttavat tekijät
- Veden korkeamman ominaislämpökapasiteetin edut
Veden lämmittäminen korkeampaan lämpötilaan kestää kauemmin kuin jään sulaminen. Vaikka tämä saattaa tuntua hämmentävältä tilanteelta, se vaikuttaa merkittävästi ilmaston maltillisuuteen, joka mahdollistaa elämän olemassaolon Maapallolla.
Ominaislämpökapasiteetti
Aineen ominaislämpökapasiteetti määritellään lämpömääränä, jota tarvitaan aineen yhden massayksikön lämpötilan nostamiseksi 1 celsiusasteella.
Erityisen lämpökapasiteetin laskeminen
Kaava lämpöenergian, lämpötilan muutoksen, ominaislämpökapasiteetin ja lämpötilan muutoksen välille on Q = mc (delta T), missä Q edustaa aineeseen lisättyä lämpöä, c on erityinen lämpökapasiteetti, m on lämmitettävä aine ja delta T on lämpötilan muutos.
Veden ja jään erot
Veden ominaislämpö 25 celsiusasteessa on 4,186 joulea / gramma * Kelvin-astetta.
Veden ominaislämpökapasiteetti -10 celsiusasteessa (jää) on 2,05 joulea / gramma * Kelvin-astetta.
Veden ominaislämpökapasiteetti 100 celsiusasteessa (höyry) on 2,080 joulea / gramma * Kelvin-astetta.
Veden ja jään erityiseen lämpökapasiteettiin vaikuttavat tekijät
Todennäköisesti ilmeisin ero jään ja veden välillä on se, että jää on kiinteä ja vesi on nestemäistä, mutta vaikka aineen tila muuttuu kiinteästä nestemäiseksi kaasuksi lämpötilasta riippuen, kemiallinen kaava on edelleen kaksi vetyatomia, jotka ovat kovalenttisesti sitoutuneet yksi happiatomi.
Vapausaste on mikä tahansa energiamuoto, jossa esineelle siirretty lämpö voidaan varastoida. Kiinteässä aineessa nämä vapausasteet ovat kyseisen kiinteän rakenteen rajoittamana. Molekyyliin sisäisesti varastoitunut kineettinen energia myötävaikuttaa aineen ominaiseen lämpökapasiteettiin eikä sen lämpötilaan.
Nestemäisenä vedellä on enemmän suuntia liikkuakseen ja absorboidakseen siihen kohdistettua lämpöä. Pinta-alaa on lämmitettävä enemmän, jotta yleinen lämpötila nousee.
Jäällä pinta-ala ei kuitenkaan muutu sen jäykämmän rakenteen vuoksi. Jään kuumentuessa, sen lämpöenergian on mentävä jonnekin, ja se alkaa hajottaa kiinteän aineen rakennetta ja sulata jään veteen.
Veden korkeamman ominaislämpökapasiteetin edut
Veden korkeampi ominaislämpökapasiteetti ja sen korkea höyrystymislämpö antavat sen mahduttaa maan ilmastoa aiheuttamalla lämpötilan muutoksen hitaasti suurten vesistöjen ympärillä sijaitsevilla alueilla.
Koska veden ominaislämpö on suuri, vesi ja vesistöjen lähellä oleva maa kuumentuvat hitaammin kuin maa, jossa ei ole vettä. Lisää lämpöenergiaa tarvitaan alueen lämmittämiseen, koska vesi imee energian.
Samanlainen määrä lämpöenergiaa nostaisi kuivan maan lämpötilan paljon korkeammaksi, ja maaperä tai lika pitäisivät lämpöä menemästä maahan. Aavikkeet saavuttavat erittäin korkeat lämpötilat erityisesti veden puutteen takia.