Ci vuole più tempo per riscaldare l'acqua ad una temperatura più alta di quella che fa per sciogliere il ghiaccio. Mentre questo può sembrare una situazione sconcertante, è un importante contributo alla moderazione del clima che consente alla vita di esistere sulla Terra.

Capacità termica specifica

La capacità termica specifica di una sostanza è definita come la quantità di calore richiesta per aumentare la temperatura di una unità di massa di quella sostanza di 1 grado Celsius.

Calcolo della capacità termica specifica

La formula per la relazione tra energia termica, temperatura cambiamento, capacità termica specifica e cambiamento di temperatura è Q = mc (delta T), dove Q rappresenta il calore aggiunto alla sostanza, c è la capacità termica specifica, m è la massa della sostanza che viene riscaldata e delta T è il cambiamento nella temperatura.

Differenze in acqua e ghiaccio

Il calore specifico dell'acqua a 25 gradi Celsius è di 4.186 joule /gram * gradi Kelvin.

La capacità termica specifica di l'acqua a -10 gradi Celsius (ghiaccio) è 2,05 joule /gram * gradi Kelvin.

La capacità termica specifica di acqua a 100 gradi Celsius (vapore) è 2.080 joule /gram * gradi Kelvin.

Fattori che influenzano la capacità termica specifica in acqua e ghiaccio

Probabilmente la differenza più evidente tra ghiaccio e acqua è la Infatti il ​​ghiaccio è un solido e l'acqua è un liquido, ma mentre lo stato della materia cambia da solido a liquido a gas a seconda della temperatura, la formula chimica rimane due atomi di idrogeno legati in modo covalente a un atomo di ossigeno.

A il grado di libertà è qualsiasi forma di energia in cui il calore trasferito a un oggetto può essere immagazzinato. In un solido, questi gradi di libertà sono limitati dalla struttura di quel solido. L'energia cinetica immagazzinata internamente nella molecola contribuisce alla specifica capacità termica di quella sostanza e non alla sua temperatura.

Come liquido, l'acqua ha più direzioni per muoversi e assorbire il calore ad essa applicato. C'è più superficie che deve essere riscaldata per aumentare la temperatura complessiva.

Tuttavia, con il ghiaccio, la superficie non cambia a causa della sua struttura più rigida. Mentre il ghiaccio si scalda, quell'energia di calore deve andare da qualche parte, e comincia a scomporre la struttura del solido e sciogliere il ghiaccio nell'acqua.

Vantaggi della capacità termica specifica più elevata dell'acqua

La più alta la capacità termica specifica dell'acqua e il suo alto calore di vaporizzazione gli consentono di moderare il clima terrestre, facendo sì che le temperature cambino lentamente nelle aree intorno a grandi corpi d'acqua.

A causa dell'elevato calore specifico dell'acqua, l'acqua e la terra vicino a corpi d'acqua viene riscaldata più lentamente della terra senza acqua. Più energia termica è necessaria per riscaldare l'area perché l'acqua assorbe l'energia.

Una quantità simile di energia termica aumenterebbe la temperatura della terra asciutta ad una temperatura molto più alta, e il suolo o la sporcizia terrebbero il calore da andare nel terreno. I deserti raggiungono temperature estremamente elevate in particolare a causa della loro mancanza di acqua.