Det tar längre tid att värma vatten till en högre temperatur än att smälta is. Även om detta kan verka som en förbryllande situation, är det en stor bidragande orsak till att klimatet dämpas som tillåter liv att existera på jorden.
Specifik värmekapacitet
Ett ämnes specifika värmekapacitet definieras som mängden värme krävs för att höja temperaturen på en massaenhet av ämnet med 1 grad Celsius.
Beräkna specifik värmekapacitet
Formeln för sambandet mellan värmeenergi, temperaturförändring, specifik värmekapacitet och temperaturförändring är Q = mc(delta T), där Q representerar värme som tillförs ämnet, c är den specifika värmekapaciteten, m är massan av ämnet som värms upp och delta T är förändringen i temperaturen.
Skillnader i vatten och is
Vattnets specifika värme vid 25 grader Celsius är 4,186 joule/gram grad Kelvin.
Den specifika värmekapaciteten för vatten vid -10 grader Celsius (is) är 2,05 joule/gram grad Kelvin.
Vattnets specifika värmekapacitet vid 100 grader Celsius (ånga) är 2,080 joule/gram grad Kelvin.
Faktorer som påverkar specifik värmekapacitet i vatten och is
Förmodligen den mest uppenbara skillnaden mellan is och vatten är det faktum att is är en fast substans och vatten är en vätska, men medan materiens tillstånd ändras från fast till flytande till gas beroende på temperatur, förblir den kemiska formeln två väteatomer kovalent bundna till en syreatom.
En frihetsgrad är varje form av energi där värme som överförs till ett föremål kan lagras. I ett fast ämne är dessa frihetsgrader begränsade av strukturen hos det fasta ämnet. Den kinetiska energin som lagras internt i molekylen bidrar till ämnets specifika värmekapacitet och inte till dess temperatur.
Som vätska har vatten fler riktningar att röra sig och absorbera värmen som appliceras på det. Det finns mer yta som måste värmas upp för att den totala temperaturen ska öka.
Men med is förändras inte ytan på grund av dess styvare struktur. När isen värms måste den värmeenergin gå någonstans, och den börjar bryta ner strukturen hos det fasta ämnet och smälta isen till vatten.
Fördelar med vattnets högre specifika värmekapacitet
Den högre specifika värmekapaciteten hos vatten såväl som dess höga förångningsvärme gör att det kan dämpa jordens klimat genom att få temperaturerna att ändras långsamt i områden runt stora vattendrag.
På grund av den höga specifika värmen från vatten, vatten och mark nära kroppar vatten värms upp långsammare än mark utan vatten. Mer värmeenergi krävs för att värma upp området eftersom vattnet absorberar energin.
En liknande mängd värmeenergi skulle höja temperaturen på torr mark till en mycket högre temperatur, och jorden eller smutsen skulle hindra värmen från att gå ner i marken. Öknar når extremt höga temperaturer på grund av sin brist på vatten.
