Měrné latentní teplo (L) je definována jako částka Termální energie (teplo, Q), které je absorbováno nebo uvolněno, když se tělo podrobí procesu konstantní teploty. Rovnice pro specifické latentní teplo je:
L = Q / m
kde:
- L je specifické latentní teplo
- Q je teplo absorbované nebo uvolněné
- m je Hmotnost látky
Nejběžnější typy procesů při konstantní teplotě jsou fázové změny, jako je tání, zmrazování, odpařování nebo kondenzace. Energie je považována za „latentní“, protože je v podstatě skrytá v molekulách, dokud nedojde ke změně fáze. Je „specifický“, protože je vyjádřen jako energie na jednotku hmotnosti. Nejběžnější jednotky specifického latentního tepla jsou jouly na gram (J / g) a kilojouly na kilogram (kJ / kg).
Specifické latentní teplo je intenzivní vlastnost hmoty. Jeho hodnota nezávisí na velikosti vzorku nebo na tom, kde je vzorek odebrán.
Dějiny
Britský chemik Joseph Black představil koncept latentního tepla někde mezi lety 1750 a 1762. Skotští výrobci whisky najali Blacka, aby určili nejlepší směs paliva a vody
destilace a studovat změny objemu a tlaku při konstantní teplotě. Černý aplikován kalorimetrie pro jeho studium a zaznamenané hodnoty latentního tepla.Anglický fyzik James Prescott Joule popsal latentní žár jako a forma potenciální energie. Joule věřil, že energie závisí na specifické konfiguraci částic v látce. Ve skutečnosti ovlivňuje latentní teplo orientace atomů v molekule, jejich chemická vazba a jejich polarita.
Druhy přenosu latentního tepla
Latentní teplo a citlivé teplo jsou dva typy přenosu tepla mezi objektem a jeho prostředím. Tabulky jsou sestaveny pro latentní teplo fúze a latentní teplo odpařování. Citlivé teplo zase závisí na složení těla.
- Latentní teplo fúze: Latentní teplo fúze je teplo absorbované nebo uvolňované, když se hmota roztaví, měnící se fáze z pevné na kapalnou formu při konstantní teplotě.
- Latentní odpařování: Latentní teplo odpařování je teplo absorbované nebo uvolňované při odpařování hmoty, měnící fázi z kapalné na plynnou při konstantní teplotě.
- Citelné horko: Ačkoli se citlivé teplo často nazývá latentní teplo, nejedná se o konstantní teplotu ani o fázovou změnu. Citlivé teplo odráží přenos tepla mezi hmotou a jejím okolím. Je to teplo, které lze „snímat“ jako změnu teploty objektu.
Tabulka specifických hodnot latentního tepla
Toto je tabulka specifického latentního tepla (SLH) fúze a odpařování pro běžné materiály. Všimněte si extrémně vysokých hodnot amoniaku a vody ve srovnání s nepolárními molekulami.
| Materiál | Bod tání (° C) | Bod varu (° C) | SLH Fusion kJ / kg |
SLH odpařování kJ / kg |
| Amoniak | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Oxid uhličitý | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Ethylalkohol | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Vodík | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Vést | 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 |
| Toluen | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| Voda | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Sensible Heat and Meteorology
Zatímco latentní teplo fúze a odpařování se používá ve fyzice a chemii, meteorologové také považují citlivé teplo. Když je latentní teplo absorbováno nebo uvolněno, vytváří nestabilitu v atmosféře a potenciálně vytváří závažné počasí. Změna latentního tepla mění teplotu předmětů, když přicházejí do styku s teplejším nebo chladnějším vzduchem. Jak latentní, tak i citlivé teplo způsobuje pohyb vzduchu a vytváří vítr a vertikální pohyb hmot vzduchu.
Příklady latentního a citlivého tepla
Každodenní život je plný příkladů latentního a citlivého tepla:
- Vařící voda na sporáku se vyskytuje, když se tepelná energie z topného článku přenáší do hrnce a následně do vody. Když je dodáno dostatečné množství energie, tekutá voda expanduje a vytváří vodní páru a voda se vaří. Když se voda vaří, uvolní se obrovské množství energie. Protože voda má tak vysokou teplotu odpařování, je snadné ji spálit párou.
- Podobně musí být absorbována značná energie, aby se kapalná voda přeměnila na led v mrazničce. Mraznička odstraňuje tepelnou energii, což umožňuje fázový přechod. Voda má vysoké latentní teplo fúze, takže přeměna vody na led vyžaduje odstranění více energie než zmrazení tekutého kyslíku na pevný kyslík na jednotku gramu.
- Latentní teplo způsobuje zintenzivnění hurikánů. Vzduch se zahřívá, když prochází teplou vodou a nasává vodní páru. Když páry kondenzují a vytvářejí mraky, uvolňuje se do atmosféry latentní teplo. Toto přidané teplo zahřívá vzduch, vytváří nestabilitu a pomáhá oblakům stoupat a bouře se zesiluje.
- Citlivé teplo se uvolňuje, když půda pohlcuje energii ze slunečního světla a ohřeje se.
- Chlazení potem je ovlivněno latentním a citlivým teplem. Při větším vánku je odpařovací chlazení vysoce efektivní. Teplo se odvádí z těla kvůli vysoké latentnímu teplu odpařování vody. Je však mnohem těžší ochladit na slunném místě než na stinném, protože citlivé teplo z absorbovaného slunečního světla konkuruje účinkům odpařování.
Zdroje
- Bryan, G.H. (1907). Termodynamika. Úvodní úvod pojednává především o prvních principech a jejich přímých aplikacích. B.G. Teubner, Lipsko.
- Clark, John, O.E. (2004). Základní slovník vědy. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J.C. (1872). Teorie tepla, třetí edice. Longmans, Green, and Co., London, strana 73.
- Perrot, Pierre (1998). Termodynamika A až Z. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.