Erityinen piilevä lämpö (L) määritellään lämpöenergia (Lämpö, Q), joka imeytyy tai vapautuu, kun vartalo käy läpi jatkuvan lämpötilan prosessin. Erityisen piilevän lämmön yhtälö on:
L = Q / m
missä:
- L on spesifinen piilevä lämpö
- Q on absorboitunut tai vapautettu lämpö
- m on massa aineesta
Tavallisimmat vakiolämpötilan prosessityypit ovat vaihemuutokset, kuten sulaminen, jäätyminen, höyrystyminen tai tiivistyminen. Energian katsotaan olevan "piilevä", koska se on olennaisesti piiloutunut molekyyleihin, kunnes vaihemuutos tapahtuu. Se on "erityinen", koska se ilmaistaan energiana massayksikköä kohti. Spesifisen piilevän lämmön yleisimmät yksiköt ovat joulea grammaa kohti (J / g) ja kilojouleja kiloa kohti (kJ / kg).
Erityinen piilevä lämpö on aineen intensiivinen omaisuus. Sen arvo ei riipu näytteen koosta tai siitä, mistä aineesta näyte otetaan.
Historia
Brittiläinen kemisti Joseph Black esitteli piilevän lämmön käsitteen jonnekin vuosien 1750 ja 1762 välillä. Skotlantilaiset viskivalmistajat olivat palkanneet mustan määrittämään paras polttoaineen ja veden seos
tislaus ja tutkia tilavuuden ja paineen muutoksia vakiolämpötilassa. Musta levitetty kalorimetriaa hänen tutkimukselleen ja rekisteröidyt piilevät lämpöarvot.Englantilainen fyysikko James Prescott Joule kuvasi piilevää lämpöä potentiaalisen energian muoto. Joule uskoi, että energia riippui aineen hiukkasten erityisestä konfiguraatiosta. Itse asiassa se on atomien orientaatio molekyylissä, niiden kemiallinen sitoutuminen ja napaisuus, jotka vaikuttavat piilevään lämpöä.
Latentin lämmönsiirron tyypit
Piilevä lämpö ja järkevä lämpö ovat kahta tyyppiä lämmönsiirtoa esineen ja sen ympäristön välillä. Taulukot kootaan latentin sulamislämmön ja piilevän höyrystymislämmön suhteen. Järkevä lämpö puolestaan riippuu kehon koostumuksesta.
- Latentti sulamislämpö: Piilevä sulamisen lämpö on lämpö, joka absorboituu tai vapautuu, kun aine sulaa, vaihtaen vaihe kiinteästä nestemäiseksi muodossa vakiolämpötilassa.
- Latentti höyrystymislämpö: Höyrystymisen piilevä lämpö on lämpöä, joka absorboituu tai vapautuu, kun aine höyrystyy, vaihtaen vaiheen nesteestä kaasufaasiksi vakiolämpötilassa.
- Järkevä lämpö: Vaikka järkevää lämpöä kutsutaan usein piileväksi lämmöksi, se ei ole vakiolämpötilanne eikä vaihemuutos. Järkevä lämpö heijastaa lämmönsiirtoa aineen ja ympäristön välillä. Se lämpö voidaan "havaita" muuttuneena esineen lämpötilassa.
Taulukko erityisistä latenttisista lämpöarvoista
Tämä on taulukko tavallisten materiaalien sulamis- ja höyrystymislämpöistä (SLH). Huomaa erittäin korkeat ammoniakin ja veden arvot verrattuna ei-polaaristen molekyylien arvoihin.
| materiaali | Sulamispiste (° C) | Kiehumispiste (° C) | Fuusion SLH kJ / kg |
Höyrystymisen SLH kJ / kg |
| ammoniakki | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Hiilidioksidi | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etyylialkoholi | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Vety | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Johtaa | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| typpi | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| Happi | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Kylmäaine R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| tolueeni | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| vesi | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Järkevä lämpö ja meteorologia
Vaikka fysiikassa ja kemiassa käytetään piilevää sulamislämpöä ja höyrystymistä, meteorologit katsovat myös järkevää lämpöä. Kun piilevä lämpö imeytyy tai vapautuu, se aiheuttaa epävakautta ilmakehässä, mahdollisesti ankaraa säätä. Piilevän lämmön muutos muuttaa esineiden lämpötilaa, kun ne joutuvat kosketuksiin lämpimämmän tai viileämmän ilman kanssa. Sekä piilevä että järkevä lämpö aiheuttavat ilman liikkumisen aiheuttaen ilmamassojen tuulen ja pystysuuntaisen liikkeen.
Esimerkkejä piilevästä ja järkevästä lämmöstä
Päivittäinen elämä on täynnä esimerkkejä piilevästä ja järkevästä kuumuudesta:
- Kiehuvaa vettä liedellä tapahtuu, kun lämmityselementin lämpöenergia siirretään kattilaan ja vuorostaan veteen. Kun tarpeeksi energiaa syötetään, nestemäinen vesi laajenee muodostaen vesihöyryä ja vesi kiehuu. Valtava määrä energiaa vapautuu veden kiehuessa. Koska vedessä on niin korkea höyrystymislämpö, höyryllä on helppo palaa.
- Samoin on absorboitava huomattavasti energiaa nestemäisen veden muuntamiseksi jääksi pakastimessa. Pakastin poistaa lämpöenergian, jolloin vaihemuutos tapahtuu. Vedessä on korkea piilevä sulamislämpö, joten veden muuttaminen jääksi vaatii enemmän energiaa kuin nestemäisen hapen jäädyttäminen kiinteäksi happeksi grammaa kohti.
- Piilevä lämpö aiheuttaa hurrikaanien voimistumista. Ilma kuumenee, kun se ylittää lämpimän veden ja imee vesihöyryn. Kun höyry tiivistyy muodostaen pilviä, piilevä lämpö vapautuu ilmakehään. Lisälämpö lämmittää ilmaa, aiheuttaen epävakautta ja auttaen pilviä nousemaan ja myrskyä voimistumaan.
- Järkevä lämpö vapautuu, kun maaperä imee auringonvalosta energiaa ja lämpenee.
- Piilevä ja järkevä lämpö vaikuttaa hikoilun kautta tapahtuvaan jäähdytykseen. Tuulen ollessa höyrystyvä jäähdytys on erittäin tehokasta. Lämpö hajoaa kehosta pois veden höyrystymisen voimakkaan piilevän lämmön takia. On kuitenkin paljon vaikeampaa jäähtyä aurinkoisessa paikassa kuin varjoisassa paikassa, koska imeytyneen auringonvalon järkevä lämpö kilpailee haihtumisen vaikutuksen kanssa.
Lähteet
- Bryan, G.H. (1907). Termodynamiikka. Johdanto, joka käsittelee pääasiassa ensimmäisiä periaatteita ja niiden suoria sovelluksia. B.G. Teubner, Leipzig.
- Clark, John, O.E. (2004). Tieteen olennainen sanakirja. Barnes- ja jalokirjat. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J. C. (1872). Lämmön teoria, kolmas painos. Longmans, Green ja Co., Lontoo, sivu 73.
- Perrot, Pierre (1998). Termodynamiikan kohdista A - Z. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.