Специфична латентна топлина (L) се определя като сумата от Термална енергия (Топлина, Q), която се абсорбира или освобождава, когато тялото се подлага на постоянна температура. Уравнението за специфична латентна топлина е:
L = Q / m
където:
- L е специфичната латентна топлина
- Q е топлината, погълната или освободена
- m е маса на вещество
Най-често срещаните видове процеси с постоянна температура са фазови промени, като например топене, замразяване, изпаряване или кондензация. Енергията се счита за "латентна", тъй като по същество е скрита в молекулите, докато настъпи промяна на фазата. Той е "специфичен", защото се изразява в енергия на единица маса. Най-често срещаните единици на специфична латентна топлина са джаула на грам (J / g) и килоджули на килограм (kJ / kg).
Специфичната латентна топлина е интензивно свойство на материята. Стойността му не зависи от размера на пробата или къде в дадено вещество е взета пробата.
история
Британският химик Джоузеф Блек въведе концепцията за латентна топлина някъде между 1750 и 1762 година. Производителите на шотландско уиски бяха наели Black, за да определят най-добрата смес от гориво и вода
дестилация и да се изследват промените в обема и налягането при постоянна температура. Приложено черно калориметрия за неговото изследване и записани стойности на латентна топлина.Английският физик Джеймс Прескот Джоул описа латентната топлина като а форма на потенциална енергия. Джоул смяташе, че енергията зависи от специфичната конфигурация на частиците в дадено вещество. Всъщност ориентацията на атомите в една молекула, химичното им свързване и полярността им влияят на латентната топлина.
Видове латентен топлопренос
Латентната топлина и разумната топлина са два вида топлопренос между обект и неговата среда. Таблиците са съставени за латентната топлина на синтеза и латентната топлина на изпаряването. Чувствената топлина от своя страна зависи от състава на тялото.
- Латентна топлина на синтез: Латентно топлина на синтез е топлината, която се абсорбира или отделя, когато материята се стопи, променяйки фаза от твърда в течна форма при постоянна температура.
- Латентна топлина на изпаряване: Латентната топлина на изпаряването е топлината, погълната или освободена, когато материята се изпарява, променяйки фаза от течна в газова фаза при постоянна температура.
- Чувствителна топлина: Въпреки че чувствителната топлина често се нарича латентна топлина, това не е ситуация с постоянна температура, нито е заменена фазова промяна. Чувствената топлина отразява преноса на топлина между материята и нейната околна среда. Топлината може да бъде "усетена" като промяна в температурата на обекта.
Таблица със специфични стойности на латентна топлина
Това е таблица със специфична латентна топлина (SLH) от синтез и изпаряване за обикновени материали. Обърнете внимание на изключително високите стойности за амоняк и вода в сравнение с тези на неполярните молекули.
| Материал | Точка на топене (° C) | Точка на кипене (° C) | SLH на Fusion кДж / кг |
SLH на изпаряването кДж / кг |
| амоняк | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Въглероден двуокис | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Етилов алкохол | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| водород | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Водя | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| азот | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| кислород | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Хладилен агент R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| толуол | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| вода | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Разумна топлина и метеорология
Докато при физиката и химията се използват латентна топлина от синтез и изпаряване, метеоролозите също смятат за разумна топлина. Когато латентната топлина се абсорбира или освобождава, тя произвежда нестабилност в атмосферата, което потенциално води до тежко време. Промяната на латентната топлина променя температурата на предметите, тъй като те влизат в контакт с по-топъл или по-хладен въздух. Както латентната, така и чувствителната топлина причинява движение на въздуха, произвеждайки вятър и вертикално движение на въздушните маси.
Примери за латентна и чувствителна топлина
Ежедневният живот е изпълнен с примери за скрита и чувствителна топлина:
- Кипящата вода на печката възниква, когато топлинната енергия от нагревателния елемент се прехвърля към съда и от своя страна към водата. Когато се достави достатъчно енергия, течната вода се разширява, образувайки водна пара и водата кипи. Огромно количество енергия се отделя, когато водата заври. Тъй като водата има толкова висока топлина на изпаряване, е лесно да се изгори с пара.
- По подобен начин трябва да се абсорбира значителна енергия за превръщането на течната вода в лед във фризер. Фризерът премахва топлинната енергия, което позволява да се случи фазовия преход. Водата има висока латентна топлина на синтез, така че превръщането на водата в лед изисква отстраняване на повече енергия от замразяване на течен кислород в твърд кислород на единица грам.
- Латентната топлина причинява усилване на ураганите. Въздухът се загрява, докато пресича топла вода и вдига водни пари. Тъй като парата се кондензира, образувайки облаци, в атмосферата се отделя латентна топлина. Тази добавена топлина затопля въздуха, създавайки нестабилност и помагайки на облаците да се издигнат, а бурята да се засили.
- Чувствителната топлина се отделя, когато почвата абсорбира енергия от слънчевата светлина и се затопли.
- Охлаждането чрез изпотяване се влияе от латентната и чувствителна топлина. Когато има бриз, изпарителното охлаждане е високоефективно. Топлината се отделя далеч от тялото поради високата латентна топлина на изпаряване на водата. Въпреки това е много по-трудно да се охладите на слънчево място, отколкото на сенчесто, защото чувствителната топлина от погълната слънчева светлина се конкурира с ефекта от изпаряването.
Източници
- Брайън, G.H. (1907). Термодинамиката. Уводен трактат, който се занимава главно с първите принципи и техните директни приложения. B.G. Тебнер, Лайпциг.
- Кларк, Джон, O.E. (2004 г.). Същественият речник на науката. Барнс и благородни книги. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J.C. (1872). Теория на топлината, трето издание. Лонгманс, Грийн и Ко, Лондон, страница 73.
- Перо, Пиер (1998). А до Я от термодинамиката. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.