2.20: Удельное тепло

Удельная теплоемкость вещества означает количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма вещества на один градус. Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому для повышения ее температуры требуется много тепла. Точно так же вода должна терять много тепла, чтобы ее температура снизилась, поэтому она также медленно остывает после нагрева. Металлы, для сравнения, имеют низкую теплоемкость – они быстро нагреваются и быстро остывают.

Удельная теплоемкость определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус Цельсия (1 ° C). Например, для повышения температуры одного грамма воды на 1 ° C требуется одна калория тепловой энергии. Удельная теплоемкость часто выражается в граммах, градусах Цельсия и калориях, но также может быть выражена в килограммах, Кельвинах (K) и джоулях (среди других единиц). Удельная теплоемкость воды составляет одну калорию / грамм ° C, или 4186 джоулей / килограмм K. Твердое золото имеет удельную теплоемкость ~ 0,03 калории / грамм ° C, или 129 джоулей / килограмм K. Золото имеет меньшую удельную теплоемкость, чем вода.

Такая практичная Природа

Высокая теплоемкость воды помогает регулировать экстремальные температуры окружающей среды. В городах рядом с большими водоемами температура меняется меньше, как по дням, так и по сезонам. В течение дня близлежащая вода поглощает тепловую энергию, охлаждая окружающую землю. Ночью вода выделяет свою тепловую энергию, сохраняя тепло в помещении. В городах, удаленных от крупных водоемов, дневные и сезонные температуры могут сильно колебаться. Песок и камни имеют более низкую теплоемкость, поэтому они быстро нагреваются днем и быстро выделяют тепло ночью.

В космосе вода закипает, а затем замерзает. Отчасти это происходит из-за высокой теплоемкости воды. В космосе вода сначала закипает из-за крайне низкого давления. В этом газообразном состоянии молекулы водяного пара находятся дальше друг от друга и могут быстро терять тепло при очень низких температурах космоса. Затем водяной пар превращается в кристаллы – процесс, называемый десублимацией.