المحتوى
- السعة الحرارية محددة
- حساب السعة الحرارية المحددة
- الاختلافات في الماء والجليد
- العوامل المؤثرة في السعة الحرارية المحددة في الماء والجليد
- مزايا القدرة الحرارية العالية للمياه
يستغرق تسخين الماء إلى درجة حرارة أعلى وقتًا أطول من ذوبان الجليد. في حين أن هذا قد يبدو وكأنه موقف محير ، إلا أنه مساهم رئيسي في اعتدال المناخ الذي يسمح بالحياة على الأرض.
السعة الحرارية محددة
تُعرَّف السعة الحرارية المحددة للمادة بأنها مقدار الحرارة المطلوبة لزيادة درجة حرارة كتلة وحدة واحدة لتلك المادة بمقدار 1 درجة مئوية.
حساب السعة الحرارية المحددة
معادلة العلاقة بين الطاقة الحرارية وتغير درجة الحرارة والسعة الحرارية المحددة والتغير في درجة الحرارة هي Q = mc (دلتا T) ، حيث تمثل Q الحرارة المضافة إلى المادة ، c هي السعة الحرارية المحددة ، m هي كتلة المادة التي يتم تسخينها والدلتا تي هي التغير في درجة الحرارة.
الاختلافات في الماء والجليد
تبلغ درجة حرارة الماء المحددة عند 25 درجة مئوية 4.186 جول / جرام * درجة كلفن.
تبلغ القدرة الحرارية المحددة للمياه عند -10 درجة مئوية (ثلج) 2.05 جول / جرام * درجة كلفن.
تبلغ القدرة الحرارية المحددة للمياه عند 100 درجة مئوية (بخار) 2.080 جول / جرام * درجة كلفن.
العوامل المؤثرة في السعة الحرارية المحددة في الماء والجليد
ربما يكون الفرق الأكثر وضوحا بين الجليد والماء هو حقيقة أن الجليد صلب والماء سائل ، ولكن في حين تتغير حالة المادة من الصلب إلى السائل إلى الغاز اعتمادا على درجة الحرارة ، تظل الصيغة الكيميائية ذرتين هيدروجين مرتبطة تساهميًا بـ ذرة أكسجين واحدة.
درجة الحرية هي أي شكل من أشكال الطاقة التي يمكن من خلالها تخزين الحرارة المنقولة إلى جسم ما. في الحالة الصلبة ، يتم تقييد درجات الحرية هذه بواسطة بنية تلك المادة الصلبة. تسهم الطاقة الحركية المخزنة داخليًا في الجزيء في السعة الحرارية المحددة لتلك المادة وليس في درجة حرارتها.
كسائل ، الماء لديه اتجاهات أكثر للتحرك وامتصاص الحرارة المطبقة عليه. هناك المزيد من المساحة السطحية التي يجب تسخينها لزيادة درجة الحرارة الكلية.
ومع ذلك ، مع الجليد ، لا تتغير مساحة السطح بسبب هيكلها الأكثر صلابة. مع ارتفاع درجة حرارة الجليد ، يجب أن تذهب هذه الطاقة الحرارية إلى مكان ما ، وتبدأ في تكسير بنية المادة الصلبة وتذويب الجليد في الماء.
مزايا القدرة الحرارية العالية للمياه
تتيح القدرة الحرارية العالية للمياه فضلاً عن ارتفاع درجة حرارة التبخير لها تعديل مناخ الأرض عن طريق التسبب في تغير درجات الحرارة ببطء في المناطق المحيطة بالمسطحات المائية الكبيرة.
بسبب ارتفاع حرارة الماء المحددة ، يتم تسخين المياه والأرض بالقرب من المسطحات المائية ببطء أكثر من الأرض بدون ماء. المزيد من الطاقة الحرارية ضروري لتسخين المنطقة لأن الماء يمتص الطاقة.
من شأن كمية مماثلة من الطاقة الحرارية أن تزيد من درجة حرارة الأرض الجافة إلى درجة حرارة أعلى بكثير ، وأن التربة أو الأوساخ سوف تمنع الحرارة من الوصول إلى الأرض. تصل الصحاري إلى درجات حرارة مرتفعة للغاية بسبب نقص المياه.