Specifična latentna toplota (L) je določen kot znesek termalna energija (toplota, V), ki se absorbira ali sprosti, ko telo izvaja proces s konstantno temperaturo. Enačba za specifično latentno toploto je:
L = V / m
kje:
- L je specifična latentna toplota
- V je toplota, ki se absorbira ali sprošča
- m ali je maša snovi
Najpogostejše vrste postopkov s konstantno temperaturo so fazne spremembe, kot so taljenje, zamrzovanje, uparjanje ali kondenzacija. Šteje se, da je energija "latentna", ker se v bistvu skriva znotraj molekul, dokler ne pride do fazne spremembe. Je "specifičen", ker se izraža v energiji na enoto mase. Najpogostejše enote specifične latentne toplote so džuli na gram (J / g) in kilodžule na kilogram (kJ / kg).
Specifična latentna toplota je intenzivna lastnost snovi. Njegova vrednost ni odvisna od velikosti vzorca ali od tega, kje znotraj snovi se vzame vzorec.
Zgodovina
Britanski kemik Joseph Black je koncept latentne toplote uvedel nekje med leti 1750 in 1762. Izdelovalci škotskega viskija so najeli Črno, da bi določili najboljšo mešanico goriva in vode
destilacija ter preučiti spremembe prostornine in tlaka pri konstantni temperaturi. Uporabljena črna barva kalorimetrija za njegovo študijo in zabeležene latentne vrednosti toplote.Angleški fizik James Prescott Joule je latentno vročino opisal kot a oblika potencialne energije. Joule je verjel, da je energija odvisna od posebne konfiguracije delcev v snovi. Pravzaprav je usmeritev atomov znotraj molekule, njihovo kemijsko vezanje in njihova polarnost vplivala na latentno toploto.
Vrste latentnega prenosa toplote
Latentna toplota in občutljiva toplota sta dve vrsti prenosa toplote med objektom in njegovim okoljem. Tabele so sestavljene za latentno toploto fuzije in latentno toploto uparjanja. Občutljiva toplota je odvisna od sestave telesa.
- Latentna toplota fuzije: Latentno toplina fuzije je toplota, ki se absorbira ali sprošča, ko se snov topi, spreminja fazo iz trdne v tekočo obliko pri konstantni temperaturi.
- Latentna toplota izparevanja: Latentna toplota izhlapevanja je toplota, ki se absorbira ali sprosti, ko se material izhlapi, pri čemer se faza spreminja iz tekoče v plinsko fazo pri konstantni temperaturi.
- Čutna toplota: Čeprav se smiselna toplota pogosto imenuje latentna toplota, to ni stanje s konstantno temperaturo in tudi ne fazna sprememba. Občutljiva toplota odraža prenos toplote med materijo in okolico. Toploto lahko "občutimo" kot spremembo temperature predmeta.
Tabela posebnih vrednosti latentnih toplotnih vrednosti
To je tabela specifične latentne toplote (SLH) zlivanja in uparjanja za običajne materiale. Upoštevajte izredno visoke vrednosti za amonijak in vodo v primerjavi z vrednostmi nepolarnih molekul.
| Material | Tališče (° C) | Točka vrelišča (° C) | SLH Fusion kJ / kg |
SLH izhlapevanja kJ / kg |
| Amoniak | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Ogljikov dioksid | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etilni alkohol | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Vodik | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Svinec | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| Dušik | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| Kisik | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Hladilno sredstvo R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| Toluen | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| Voda | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Senzibilna toplota in meteorologija
Medtem ko se v fiziki in kemiji uporabljata latentna vročina fuzije in uparjanja, meteorologi menijo tudi za smiselno toploto. Ko se latentna toplota absorbira ali sprošča, nastane nestabilnost v atmosferi, kar lahko povzroči hudo vreme. Sprememba latentne toplote spremeni temperaturo predmetov, ko pridejo v stik s toplejšim ali hladnejšim zrakom. Latentna in občutljiva toplota povzroči gibanje zraka, kar ustvarja veter in navpično gibanje zračnih mas.
Primeri latentne in občutljive toplote
Vsakodnevno življenje je napolnjeno s primeri latentne in občutljive toplote:
- Vrela voda na štedilniku se pojavi, ko se toplotna energija iz grelnega elementa prenese v lonec in nato v vodo. Ko se oskrbuje z dovolj energije, se tekoča voda razširi in tvori vodno paro in voda zavre. Ko voda zavre, se sprosti ogromna količina energije. Ker ima voda tako visoko vročino uparjanja, se s pomočjo pare zlahka opeče.
- Podobno je treba absorbirati veliko energije za pretvorbo tekoče vode v led v zamrzovalniku. Zamrzovalnik odstranjuje toplotno energijo in tako omogoča fazni prehod. Voda ima visoko latentno toploto zlitja, zato pretvorba vode v led zahteva odstranjevanje več energije kot zamrzovanje tekočega kisika v trdni kisik na enoto grama.
- Latentna vročina povzroči, da se orkani okrepijo. Zrak se segreje, ko prečka toplo vodo in pobere vodno paro. Ko se hlapi kondenzirajo in tvorijo oblake, se v ozračje sprošča latentna toplota. Ta dodana toplota ogreje zrak, ustvarja nestabilnost in pomaga oblakom, da se dvignejo, nevihta pa se okrepi.
- Občutljiva toplota se sprosti, ko tla absorbirajo energijo sončne svetlobe in se segrejejo.
- Na hlajenje prek znojenja vpliva latentna in občutljiva toplota. Ko piha vetrič, je hlajenje izhlapevanja zelo učinkovito. Toplota se zaradi visoke latentne toplote izparevanja vode odvaja stran od telesa. Vendar se je veliko težje ohladiti na sončni lokaciji kot v senčni, ker smiselna toplota absorbirane sončne svetlobe tekmuje z učinkom izhlapevanja.
Viri
- Bryan, G.H. (1907). Termodinamika. Uvodna razprava, ki obravnava predvsem prve principe in njihove neposredne uporabe. B.G. Teubner, Leipzig.
- Clark, John, O.E. (2004). Bistveni znanstveni slovar. Barnes & Plemenite knjige. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J. C. (1872). Teorija toplote, tretja izdaja. Longmans, Green in Co., London, stran 73.
- Perrot, Pierre (1998). A do Ž termodinamike. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.