Contenuto
- Capacità termica specifica
- Calcolo della capacità termica specifica
- Differenze in acqua e ghiaccio
- Fattori che influenzano la capacità termica specifica in acqua e ghiaccio
- Vantaggi della maggiore capacità termica specifica dell'acqua
Ci vuole più tempo per riscaldare l'acqua a una temperatura più elevata rispetto a quando si scioglie il ghiaccio. Mentre questa 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, variazione di temperatura, capacità termica specifica e variazione 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 di la sostanza che viene riscaldata e il delta T è la variazione della temperatura.
Differenze in acqua e ghiaccio
Il calore specifico dell'acqua a 25 gradi Celsius è di 4.186 joule / grammo * gradi Kelvin.
La capacità termica specifica dell'acqua a -10 gradi Celsius (ghiaccio) è 2,05 joule / grammo * grado Kelvin.
La capacità termica specifica dell'acqua a 100 gradi Celsius (vapore) è di 2.080 joule / grammo * grado Kelvin.
Fattori che influenzano la capacità termica specifica in acqua e ghiaccio
Probabilmente la differenza più evidente tra ghiaccio e acqua è il fatto che il ghiaccio è un solido e l'acqua è un liquido, ma mentre lo stato della materia cambia da solido a liquido in gas a seconda della temperatura, la formula chimica rimane due atomi di idrogeno legati in modo covalente un atomo di ossigeno.
Un 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 capacità termica specifica di quella sostanza e non alla sua temperatura.
Come liquido, l'acqua ha più direzioni per muoversi e per 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 riscalda, quell'energia termica deve andare da qualche parte e inizia a rompere la struttura del solido e fondere il ghiaccio in acqua.
Vantaggi della maggiore capacità termica specifica dell'acqua
La maggiore capacità termica specifica dell'acqua e il suo elevato calore di vaporizzazione le consentono di moderare il clima terrestre facendo sì che le temperature cambino lentamente nelle aree intorno a grandi corpi idrici.
A causa dell'elevato calore specifico dell'acqua, l'acqua e la terra vicino ai corpi idrici vengono riscaldate più lentamente rispetto alla terra senza acqua. È necessaria più energia termica per riscaldare l'area perché l'acqua assorbe l'energia.
Una quantità simile di energia termica aumenterebbe la temperatura della terra asciutta a una temperatura molto più elevata e il suolo o lo sporco impedirebbero al calore di penetrare nel terreno. I deserti raggiungono temperature estremamente elevate proprio a causa della loro mancanza di acqua.