látens hő

a látens hő az anyag fázisváltozásával járó energia.

Látens Hő

a Korábban már tárgyalt hőmérséklet-változás miatt hőátadás. A hőátadásból nem következik be hőmérsékletváltozás, ha a jég megolvad, és folyékony vízré válik (azaz fázisváltozás során). Vegyük például a jégcsapokból csöpögő vizet, amely a nap által felmelegített tetőn olvad. Ezzel szemben a víz lefagy egy alacsonyabb hőmérsékletű környezetben hűtött jégtálcában.

olvadó jégcsap: a levegőből a jégbe juttatott hő hatására megolvad.

energia szükséges a szilárd anyag megolvasztásához, mivel a szilárd molekulák közötti kohéziós kötéseket szét kell szakítani, hogy a molekulák hasonló kinetikus energiákon mozoghassanak; így nincs hőmérséklet-emelkedés. Hasonlóképpen energiára van szükség a folyadék elpárologtatásához, mivel a folyadékban lévő molekulák vonzó erők révén kölcsönhatásba lépnek egymással. A fázisváltozás befejezéséig nincs hőmérsékletváltozás. Egy pohár limonádé hőmérséklete kezdetben 0 ºC-on 0 ºC-on marad, amíg az összes jég el nem olvad. Ezzel szemben a fagyasztás és a kondenzáció során felszabadul az energia, általában hőenergia formájában. A munkát kohéziós erők végzik, amikor a molekulákat összehozzák. A megfelelő energiát ki kell adni (eloszlatni), hogy együtt maradjanak.

a fázisváltozásban részt vevő energia két fő tényezőtől függ: a kötések vagy erőpárok számától és erősségétől. A kötések száma arányos a molekulák számával, így a minta tömegével. Az erők ereje a molekulák típusától függ. A hő Q módosításához szükséges, hogy a szakasz egy minta, m tömegű által megadott

\text{Q}=\text{mL}_{\text{f}} (olvadás, vagy a fagyasztás)

\text{Q}=\text{mL}_{\text{v}} (párolgó vagy lecsapódó)

ahol a látens hő fusion, Ha pedig látens hő párolgás, Lv, vagy anyagi állandók, hogy határozza meg kísérletileg.

fázisátmenetek: (a) az energia szükséges ahhoz, hogy részben legyőzzük a szilárd molekulák közötti vonzó erőket, hogy folyadékot képezzünk. Ugyanezt az energiát el kell távolítani a fagyasztáshoz. b) a molekulákat nagy távolságok választják el, amikor folyadékról gőzre mennek, jelentős energiát igényelnek a molekuláris vonzerő leküzdéséhez. Ugyanezt az energiát el kell távolítani a kondenzáció bekövetkezéséhez. A fázisváltozás befejezéséig nincs hőmérsékletváltozás.

a látens hő intenzív tulajdonság, J / kg egységekben mérve. Mind az Lf, mind az Lv az anyagtól függ, különösen a molekuláris erők erejétől, amint azt korábban említettük. Az Lf-et és az Lv-t együttesen látens hő együtthatóknak nevezzük. Látens vagy rejtett, mert a fázisváltozásokban az energia belép vagy elhagyja a rendszert anélkül, hogy hőmérsékletváltozást okozna a rendszerben; tehát valójában az energia rejtve van. Vegye figyelembe, hogy az olvadás és párologtatás endoterm folyamatok, mivel elnyelik vagy energiát igényelnek, míg a fagyasztás és a páralecsapódás exoterm folyamat, mivel energiát bocsátanak ki.

jelentős mennyiségű energia vesz részt a fázisváltozásokban. Nézzük meg például, hogy mennyi energiára van szükség egy kilogramm jég megolvasztásához 0º C-on, hogy egy kilogramm vizet termeljünk 0°C-on.a hőmérséklet változásának egyenletével és a víz értékével (334 kJ/kg) azt találjuk, hogy Q=mLf=(1,0 kg)(334kj/kg)=334kj egy kilogramm jég olvadásához szükséges energia. Ez sok energiát jelent, mivel ugyanazt az energiamennyiséget képviseli, amely az 1 kg folyékony víz hőmérsékletének 0ºc-ról 79,8 ºC-ra történő emeléséhez szükséges. Még több energia szükséges a víz elpárologtatásához; 2256 kJ-ra lenne szükség ahhoz, hogy 1 kg folyékony vizet a normál forrásponton (100ºC légköri nyomáson) gőzre (vízgőzre) cseréljünk. Ez a példa azt mutatja, hogy a fázisváltozás energiája óriási, mint a fázisváltozás nélküli hőmérsékletváltozásokhoz kapcsolódó energia.

A Fázisváltozásoknak óriási stabilizáló hatása lehet (lásd az alábbi ábrát). Fontolja meg, hogy állandó sebességgel adjon hozzá hőt egy jégmintához, kezdetben -20 ºC-on. Kezdetben a jég hőmérséklete lineárisan emelkedik, 0,50 cal/G⋅C állandó sebességgel elnyeli a hőt, amíg el nem éri a 0 ºC-ot. Ezen a hőmérsékleten egyszer a jég megolvad, amíg az egész minta megolvad, összesen 79,8 cal/g hőt elnyelve. A hőmérséklet ebben a fázisváltozásban 0 ° C-on állandó marad. Miután az összes jég megolvadt, a folyékony víz hőmérséklete emelkedik, elnyeli a hőt egy új, 1,00 cal/G⋅C állandó sebességgel (ne feledje, hogy a konkrét melegítések a fázistól függenek). 100 ° C-on a víz forrni kezd, majd a hőmérséklet ismét állandó marad, amíg a víz elnyeli az 539 cal/g hőt, hogy befejezze ezt a fázisváltást. Amikor az összes folyadék gőzzé vált, a hőmérséklet ismét emelkedik, 0, 482 cal/G⋅C.

a víz melegítése és fázisváltozása: a hőmérséklet grafikonja a hozzáadott energiával szemben. A rendszer úgy van kialakítva, hogy a gőz ne párologjon el, miközben a jég felmelegszik, hogy folyékony vízré váljon, így a párologtatás során a gőz a rendszerben marad. A 0 ° C-on és 100 ° C-on mért állandó hőmérsékleti értékek hosszú szakaszai az olvadás és a párolgás nagy látens hőjét tükrözik.

a fázisváltozás, amelyet eddig elhanyagoltunk, a szublimáció, a szilárd anyag közvetlenül a gőzbe való átmenet. Az ellenkező esetet, ahol a gőz közvetlenül egy szilárd anyaggá alakul át, lerakódásnak nevezik. A szublimációnak saját látens hője van, és ugyanúgy használható, mint az Lvand Lf.