Spezifische Wärme

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes bezieht sich auf die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Gramm dieses Stoffes um ein Grad zu erwärmen. Wasser hat eine hohe Wärmekapazität, daher braucht man eine hohe Wärmezufuhr, um seine Temperatur zu erhöhen. Genauso muss Wasser viel Wärme abgeben, damit die Temperatur sinkt. Daher kühlt es nur langsam ab, wenn es einmal erhitzt wurden. Metalle haben im Vergleich dazu eine geringe Wärmekapazität. Sie erwärmen sich schnell und kühlen schnell ab.

Die spezifische Wärmekapazität ist als die Energiemenge definiert, die benötigt wird, um die Temperatur eines Gramm einer Substanz um ein Grad Celsius (1 deg;C) zu erhöhen. Zum Beispiel erfordert die Erhöhung der Temperatur von einem Gramm Wasser um 1 deg;C eine Kalorie Wärmeenergie. Die spezifische Wärmekapazität wird oft in Gramm, Grad Celsius und Kalorien angegeben. Sie kann aber auch in Kilogramm, Kelvin (K) und Joule (neben anderen Einheiten) ausgedrückt werden. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt eine Kalorie/Gramm Grad;C, oder 4186 Joule/Kilogramm K. Massives Gold hat eine spezifische Wärmekapazität von ~0,03 Kalorien/Gramm Grad;C, oder 129 Joule/Kilogramm K. Gold hat also eine niedrigere spezifische Wärmekapazität als Wasser.

Praktische Natur

Die hohe Wärmekapazität des Wassers hilft extreme Umgebungstemperaturen zu beeinflussen. Städte in der Nähe von großen Gewässern haben kleinere tägliche und jahreszeitliche Temperaturschwankungen. Tagsüber absorbiert das Wasser in der Nähe Wärmeenergie und kühlt so das umliegende Land. Nachts gibt das Wasser seine Wärmeenergie wieder ab und hält das Gebiet dadurch wärmer. In Städten, die weit von großen Gewässern entfernt sind, können große tägliche und jahreszeitliche Temperaturschwankungen auftreten. Sand und Felsen haben eine geringere Wärmekapazität, so dass sie sich tagsüber schnell aufheizen und nachts die Wärme wieder schnell abgeben.

Im Weltraum kocht Wasser erst und gefriert dann. Dies geschieht zum Teil wegen der hohen Wärmekapazität von Wasser. Im Weltraum siedet Wasser zuerst wegen des extrem niedrigen Drucks. In diesem gasförmigen Zustand sind die Moleküle im Wasserdampf weiter voneinander entfernt und verlieren bei den sehr kalten Temperaturen des Weltraums schnell Wärme. Der Wasserdampf gefriert dann zu Kristallen—ein Prozess, der Resublimation genannt wird.