Merné latentné teplo (L) je definovaná ako suma termálna energia (Teplo, Q), ktoré sa absorbujú alebo uvoľňujú, keď sa telo podrobuje procesu konštantnej teploty. Rovnica pre špecifické latentné teplo je:
L = Q / m
kde:
- L je špecifické latentné teplo
- Q je teplo absorbované alebo uvoľňované
- m je hmota látky
Najbežnejšie typy procesov pri konštantnej teplote sú fázové zmenynapríklad tavenie, mrazenie, odparovanie alebo kondenzácia. Energia sa považuje za „latentnú“, pretože je v podstate skrytá v molekulách, kým nenastane zmena fázy. Je „špecifický“, pretože je vyjadrený ako energia na jednotku hmotnosti. Najbežnejšie jednotky špecifického latentného tepla sú joulov na gram (J / g) a kilojouly na kilogram (kJ / kg).
Špecifické latentné teplo je intenzívna vlastnosť hmoty. Jeho hodnota nezávisí od veľkosti vzorky alebo od miesta, v ktorom sa vzorka odoberie.
histórie
Britský chemik Joseph Black predstavil koncept latentného tepla niekde medzi rokmi 1750 a 1762. Výrobcovia škótskej whisky si najali Blacka, aby určili najlepšiu zmes paliva a vody
destilácia a študovať zmeny objemu a tlaku pri konštantnej teplote. Čierna použitá kalorimetria pre svoju štúdiu a zaznamenané hodnoty latentného tepla.Anglický fyzik James Prescott Joule označil latentné teplo ako forma potenciálnej energie. Joule veril, že energia závisí od špecifickej konfigurácie častíc v látke. V skutočnosti je to latentné teplo, ktoré ovplyvňuje orientácia atómov v molekule, ich chemická väzba a ich polarita.
Druhy prenosu latentného tepla
Latentné teplo a citlivé teplo sú dva typy prenosu tepla medzi objektom a jeho prostredím. Tabuľky sú zostavené pre latentné teplo fúzie a latentné teplo odparovania. Citeľné teplo zase závisí od zloženia tela.
- Latentné teplo fúzie: Latentné teplo fúzie je teplo absorbované alebo uvoľňované, keď sa látka topí, mení sa fáza z tuhej na kvapalnú formu pri konštantnej teplote.
- Latentné teplo odparovania: Latentné teplo odparovania je teplo absorbované alebo uvoľňované, keď sa látka odparuje a mení fázu z kvapalnej na plynnú pri konštantnej teplote.
- Citlivé teplo: Aj keď sa rozumné teplo často nazýva latentné teplo, nejde o konštantnú teplotu ani o fázovú zmenu. Citlivé teplo odráža prenos tepla medzi hmotou a jej okolím. Je to teplo, ktoré možno „snímať“ ako zmenu teploty objektu.
Tabuľka špecifických hodnôt latentného tepla
Toto je tabuľka špecifického latentného tepla (SLH) fúzie a odparovania bežných materiálov. Všimnite si extrémne vysokých hodnôt amoniaku a vody v porovnaní s nepolárnymi molekulami.
| materiál | Teplota topenia (° C) | Bod varu (° C) | SLH fúzie kJ / kg |
SLH odparovania kJ / kg |
| amoniak | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Oxid uhličitý | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etylalkohol | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| vodík | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Viesť | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| dusík | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| kyslík | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Chladivo R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| toluén | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| voda | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Sensible Heat and Meteorology
Kým latentné teplo fúzie a odparovania sa používa vo fyzike a chémii, meteorológovia tiež uvažujú o citlivom teple. Ak sa latentné teplo absorbuje alebo uvoľňuje, vytvára nestabilitu v atmosfére a potenciálne vytvára silné počasie. Zmena latentného tepla mení teplotu predmetov pri kontakte s teplejším alebo chladnejším vzduchom. Latentné aj citlivé teplo spôsobuje pohyb vzduchu a vytvára vietor a vertikálny pohyb vzduchových hmôt.
Príklady latentného a citlivého tepla
Každodenný život je plný príkladov latentného a citlivého tepla:
- K vriacej vode na kachle dochádza, keď sa tepelná energia z vykurovacieho telesa prenáša do hrnca a následne do vody. Ak je dodané dostatočné množstvo energie, tekutá voda expanduje a vytvára vodnú paru a voda vrie. Keď sa voda uvarí, uvoľní sa obrovské množstvo energie. Pretože voda má také vysoké teplo odparovania, je ľahké ju spáliť parou.
- Podobne sa musí absorbovať značná energia na premenu tekutej vody na ľad v mrazničke. Mraznička odstraňuje tepelnú energiu, čo umožňuje fázový prechod. Voda má vysoké latentné teplo fúzie, takže premena vody na ľad vyžaduje odstránenie viac energie ako zmrazenie tekutého kyslíka na pevný kyslík na jednotku gramu.
- Latentné teplo spôsobuje zintenzívnenie hurikánov. Vzduch sa zahrieva, keď prechádza teplou vodou a nasáva vodnú paru. Keď para kondenzuje a vytvára mraky, uvoľňuje sa do atmosféry latentné teplo. Toto dodané teplo zahreje vzduch, vytvára nestabilitu a pomáha oblakom stúpať a búrka sa zosilňuje.
- Keď pôda absorbuje energiu zo slnečného žiarenia a zohreje sa, uvoľní sa rozumné teplo.
- Chladenie potením je ovplyvnené latentným a citlivým teplom. Ak je vánok, je odparovacie chladenie vysoko účinné. Teplo sa odvádza z tela kvôli vysokému latentnému teplu vyparovania vody. Je však oveľa ťažšie ochladiť na slnečnom mieste ako na tienistom mieste, pretože citlivé teplo z absorbovaného slnečného svetla konkuruje účinkom odparovania.
zdroje
- Bryan, G.H. (1907). Termodynamika. Úvodné pojednávanie zaoberajúce sa predovšetkým prvými zásadami a ich priamymi aplikáciami. B.G. Teubner, Lipsko.
- Clark, John, O.E. (2004). Základný slovník vedy. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J. C. (1872). Teória tepla, tretia edícia. Longmans, Green, a Co., London, strana 73.
- Perrot, Pierre (1998). Termodynamika A až Z. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.