Tại sao nước có nhiệt dung cao?

Nước có nhiệt dung cao vì cần nhiều nhiệt năng để phá vỡ các liên kết hydro có trong phân tử nước. Do phần lớn nhiệt năng tập trung vào việc phá vỡ các liên kết hydro, nên phân tử nước sẽ tự nóng lên sau khi các liên kết bị phá vỡ.

Một khi các liên kết hydro trong phân tử nước nóng lên đủ để phá vỡ, thì năng lượng nhiệt bổ sung sau đó có thể được truyền cho chính phân tử nước đó. Năng lượng nhiệt bổ sung này sau đó làm rung động phân tử nước, cho phép nó va chạm vào các phân tử nước gần đó để phân phối nhiệt năng được truyền bởi nguồn nhiệt. Tuy nhiên, quá trình phân bố nhiệt năng diễn ra chậm, do phân tử nước dao động phải truyền đủ nhiệt năng để phá vỡ các liên kết hydro trong các phân tử nước xung quanh. Sau khi nguồn nhiệt được lấy ra khỏi nước, nó sẽ nguội đi nhưng rất chậm.

Cũng như năng lượng đáng kể cần thiết để phá vỡ các liên kết hydro trong phân tử nước, năng lượng đáng kể cũng cần thiết để hình thành lại chúng. Chỉ khi phân tử nước đạt được nhiệt độ đủ thấp để các liên kết hydro hình thành lại thì phân tử nước mới giải phóng nhiệt năng. Quá trình nóng lên và làm mát này giải thích tại sao nước từ từ nóng lên và nguội đi.