Propriedades térmicas
A unidade de calor chamada grama calórica é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água em 1 ° C. O quilocaloria , ou caloria alimentar, é a quantidade de calor necessária para aumentar um quilograma de água 1 ° C. A capacidade de calor é a quantidade de calor necessária para elevar um grama de material a 1 ° C sob pressão constante. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a capacidade térmica da água é de uma quilocaloria por quilograma por grau Celsius. A água tem a maior capacidade de calor de todos os comuns terra materiais; portanto, a água na Terra atua como um amortecedor térmico, resistindo à mudança de temperatura à medida que ganha ou perde calor energia .
A capacidade de calor de qualquer material pode ser dividida pela capacidade de calor da água para dar uma razão conhecida como calor específico do material. O calor específico é numericamente igual à capacidade de calor, mas não tem unidades. Em outras palavras, é uma proporção sem unidades. Quando o sal está presente, a capacidade de calor da água diminui ligeiramente. A água do mar de 35 psu tem um calor específico de 0,932 em comparação com 1.000 para a água pura.
A água pura congela a 0 ° C e ferve a 100 ° C (212 ° F) em condições normais de pressão. Quando sal é adicionado, o ponto de congelamento é reduzido e o ponto de ebulição é gerado. A adição de sal também abaixa a temperatura máxima densidade abaixo do da água pura (4 ° C [39,2 ° F]). A temperatura de densidade máxima diminui mais rapidamente do que o ponto de congelamento à medida que o sal é adicionado.
Na salinidade de 24,70 psu, o ponto de congelamento e a temperatura de densidade máxima coincidem em -1,332 ° C (29,6 ° F). Nas salinidades típicas dos oceanos abertos, que são superiores a 24,7 psu, o ponto de congelamento é sempre a temperatura de densidade máxima.
Quando a água muda de estado, ligações de hidrogênio entre as moléculas são formadas ou quebradas. A energia é necessária para quebrar as ligações de hidrogênio, o que permite que a água passe do estado sólido para o líquido ou do estado líquido para o gasoso. Quando as ligações de hidrogênio são formadas, permitindo que a água mude de um líquido para um sólido ou de um gás para um líquido, a energia é liberada. A entrada de energia térmica necessária para mudar a água de um sólido a 0 ° C para um líquido a 0 ° C é o calor latente de fusão e é de 80 calorias por grama de gelo. O calor latente de fusão da água é o mais alto de todos os materiais comuns. Por causa disso, o calor é liberado quando o gelo se forma e é absorvido durante o derretimento, o que tende a amortecer ar temperaturas como o gelo terrestre e marinho se formam e derretem sazonalmente.
Quando a água se converte de um líquido em um gás, uma quantidade de energia térmica conhecida como calor latente de vaporização é necessária para quebrar as ligações de hidrogênio. A 100 ° C, 540 calorias por grama de água são necessárias para converter um grama de água líquida em um grama de vapor d'água sob pressão normal. A água pode evaporar em temperaturas abaixo do ponto de ebulição, e o gelo pode evaporar em um gás sem primeiro derreter, em um processo chamado sublimação . A evaporação abaixo de 100 ° C e a sublimação requerem mais energia por grama do que 540 calorias. A 20 ° C (68 ° F), cerca de 585 calorias são necessárias para vaporizar um grama de água. Quando o vapor d'água se condensa novamente em água líquida, o calor latente de vaporização é liberado. A evaporação da água da superfície da Terra e sua condensação no atmosfera constituir a forma mais importante pela qual o calor da superfície da Terra é transferido para a atmosfera. Esse processo é a fonte de energia que impulsiona os furacões e o principal mecanismo de resfriamento da superfície dos oceanos. O calor latente de vaporização da água é o mais alto de todas as substâncias comuns.
Compartilhar:
