2.20: Özgül Isı

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, bir gram maddenin bir derece ısıtılması için gereken enerji miktarını ifade eder. Su yüksek bir ısı kapasitesine sahiptir, bu nedenle sıcaklığını artırmak için çok fazla ısı gerekir. Benzer şekilde, suyun sıcaklığının düşmesi için de çok fazla ısı kaybetmesi gerekir, bu nedenle ısıtıldıktan sonra yavaşça soğur. Karşılaştırıldığında, metaller düşük ısı kapasitesine sahiptir — çabuk ısınırlar ve çabuk soğurlar.

Özgül ısı kapasitesi, bir gram maddenin sıcaklığını bir Santigrat derece (1 °C) yükseltmek için gereken enerji miktarı olarak tanımlanır. Örneğin, bir gram suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak, bir kalorilik ısı enerjisi gerektirir. Özgül ısı kapasitesi genellikle gram, Santigrat derece ve kalori olarak gösterilir, ancak kilogram, Kelvin (K) ve joule (diğer birimler arasında) olarak da ifade edilebilir. Suyun özgül ısı kapasitesi bir kalori / gram °C veya 4186 joule / kilogram K’dir. Katı altının özgül ısı kapasitesi ~0,03 kalori / gram °C veya 129 joule / kilogram K’dır. Yani altın, sudan daha düşük özgül ısı kapasitesine sahiptir.

Pratik Doğa

Suyun yüksek ısı kapasitesi, aşırı ortam sıcaklıklarının ayarlanmasına yardımcı olur. Büyük su kütlelerinin yakınındaki kasabalarda hem günlük hem de mevsimsel olarak daha küçük sıcaklık değişiklikleri görülür. Gün boyunca, yakındaki su ısı enerjisini emerek çevredeki araziyi soğutur. Geceleri su, ısı enerjisini açığa çıkararak alanı daha sıcak tutar. Büyük su kütlelerinden uzak kasabalar, günlük ve mevsimsel sıcaklıklarda büyük dalgalanmalar yaşayabilir. Kum ve kayaların ısı kapasiteleri daha düşüktür, bu nedenle gün içinde hızlı bir şekilde ısınırlar ve geceleri ise hızla ısı yayarlar.

Uzayda su kaynar ve sonra donar. Bu, kısmen suyun yüksek ısı kapasitesinden kaynaklanmaktadır. Uzayda su, aşırı düşük basınç nedeniyle ilk önce kaynar. Bu gaz halinde, su buharı molekülleri daha da ayrıktır ve uzayın çok soğuk sıcaklıklarında hızlı bir şekilde ısıyı kaybedebilir. Su buharı daha sonra kristaller halinde donarlar —desüblimasyon adı verilen bir süreç.

- [Anlatıcı] Maddeler ısıyı farklı şekillerde emer ve özgül ısı kapasitelerine, yani belirli bir kütle için ısıyı bir derece değiştirmek adına gereken ısı enerjisi ölçümüne sahiptirler. Bu miktara kalori adı da verilir. Su, kum taşını oluşturan silikondan daha düşük bir molar kütlesi olduğu için kayalardan daha yüksek bir özgül ısıya sahiptir.

Suda gram başına daha çok molekül olduğundan, daha fazla enerji emebilir, bu da ısı değiştirme süresini uzatır. Kum daha hızlı ısınır çünkü daha az silikon molekülü vardır. Böylece su, aşırı ortam ısılarını düzenlemede başarılıdır.

Örneğin kıyı kesimlerinin gün içinde ısınması, gece boyunca da soğuması daha uzun sürerken, yakında su etkisi bulunmayan karasal bölgeler daha hızlı ısınır ve soğur, daha aşırı sıcaklıklar görülür.