Contenu
- La capacité thermique spécifique
- Calcul de la capacité thermique spécifique
- Différences dans l'eau et la glace
- Facteurs influant sur la capacité thermique spécifique de l'eau et de la glace
- Avantages de la plus grande capacité thermique spécifique de l’eau
Il faut plus de temps pour chauffer l'eau à une température plus élevée que pour faire fondre la glace. Bien que cette situation puisse paraître déroutante, elle contribue largement à la modération du climat qui permet à la vie d’exister sur Terre.
La capacité thermique spécifique
La capacité calorifique spécifique d'une substance est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'une unité de masse de cette substance de 1 degré Celsius.
Calcul de la capacité thermique spécifique
La formule pour la relation entre l’énergie thermique, le changement de température, la capacité thermique spécifique et le changement de température est Q = mc (delta T), où Q représente la chaleur ajoutée à la substance, c est la capacité thermique spécifique, m est la masse de la substance à chauffer et delta T est le changement de température.
Différences dans l'eau et la glace
La chaleur spécifique de l'eau à 25 degrés Celsius est de 4,186 joules / gramme * degré Kelvin.
La capacité thermique spécifique de l'eau à -10 degrés Celsius (glace) est de 2,05 joules / gramme * degré Kelvin.
La capacité thermique spécifique de l'eau à 100 degrés Celsius (vapeur) est de 2,080 joules / gramme * degré Kelvin.
Facteurs influant sur la capacité thermique spécifique de l'eau et de la glace
La différence la plus évidente entre la glace et l'eau réside probablement dans le fait que la glace est un solide et que l'eau est un liquide, mais que l'état de la matière passe de solide à liquide en gaz en fonction de la température, la formule chimique reste constituée de deux atomes d'hydrogène liés de manière covalente. un atome d'oxygène.
Un degré de liberté est toute forme d'énergie dans laquelle la chaleur transférée à un objet peut être stockée. Dans un solide, ces degrés de liberté sont limités par la structure de ce solide. L’énergie cinétique emmagasinée à l’intérieur de la molécule contribue à la capacité thermique de cette substance et non à sa température.
En tant que liquide, l'eau a plus de directions pour se déplacer et absorber la chaleur qui lui est appliquée. Il faut chauffer davantage pour que la température globale augmente.
Cependant, avec la glace, la surface ne change pas en raison de sa structure plus rigide. À mesure que la glace se réchauffe, l'énergie thermique doit aller quelque part et elle commence à décomposer la structure du solide et à fondre la glace en eau.
Avantages de la plus grande capacité thermique spécifique de l’eau
La plus grande capacité thermique spécifique de l’eau, ainsi que sa chaleur de vaporisation élevée, lui permettent de modérer le climat de la Terre en faisant varier lentement les températures dans les zones entourant de grandes étendues d’eau.
En raison de la chaleur spécifique élevée de l'eau, l'eau et les terres proches des masses d'eau sont chauffées plus lentement que les terres sans eau. Il faut plus d’énergie thermique pour chauffer la zone, car l’eau absorbe l’énergie.
Une quantité similaire d'énergie thermique augmenterait considérablement la température des terres sèches et le sol ou la saleté empêcherait la chaleur de pénétrer dans le sol. Les déserts atteignent des températures extrêmement élevées, notamment en raison de leur manque d'eau.