Põhiline teadus

Latentne soojusfüüsika

Latentne soojusfüüsika
Latentne soojusfüüsika

Video: Füüsika katse: Tulekindel õhupall 2024, Mai

Video: Füüsika katse: Tulekindel õhupall 2024, Mai
Anonim

Varjatud kuumus, aine neeldunud või eralduv energia füüsikalise oleku (faasi) muutuse ajal, mis toimub ilma selle temperatuuri muutmata. Tahke aine sulatamise või vedeliku külmutamisega seotud latentset kuumust nimetatakse termotuumasoojuseks; seda, mis on seotud vedeliku või tahke aine aurutamise või auru kondenseerimisega, nimetatakse aurustumissoojuseks. Latentne soojus väljendatakse tavaliselt soojushulgana (džaulides või kalorites ühikutes) olekus muutuva aine mooli või massiühiku kohta.

Näiteks kui veepotti keedetakse, püsib temperatuur 100 ° C (212 ° F) juures kuni viimase tilga aurustumiseni, kuna kogu vedelikule lisatav soojus imendub latentse aurustumissoojusena ja viib selle läbi väljuvad aurumolekulid. Sarnaselt püsib jää sulamise ajal temperatuuril 0 ° C (32 ° F) ja varjatud termotuumasoojusega moodustunud vedel vesi on samuti temperatuuril 0 ° C. Vee sulamiskuumus temperatuuril 0 ° C on umbes 334 džauli (79,7 kalorit) grammi kohta ja aurustumissoojus temperatuuril 100 ° C on umbes 2230 džauli (533 kalorit) grammi kohta. Kuna aurustumissoojus on nii suur, kannab aur palju soojusenergiat, mis eraldub kondenseerudes, muutes vee soojusmootorite jaoks suurepäraseks töövedelikuks.

Latentne kuumus tuleneb tööst, mis on vajalik materjalide aatomeid või molekule koos hoidvate jõudude ületamiseks. Kristalse tahke aine korrapärast struktuuri säilitavad selle üksikute aatomite tõmbejõud, mis võnguvad veidi nende keskmistest positsioonidest kristallvõres. Temperatuuri tõustes muutuvad need liikumised järjest vägivaldsemaks, kuni sulamispunktis ei ole enam ligitõmbavad jõud kristallvõre stabiilsuse säilitamiseks. Veelgi ebakorrektsema vedeliku olekusse üleminekuks, kus üksikud osakesed ei hoita enam fikseeritud võreasendites, vaid on vabad, tuleb sellele lisada konstantsel temperatuuril täiendavat soojust (varjatud termotuumasünteesi). vedeliku kaudu liikuma. Vedelik erineb gaasist selle poolest, et osakeste vahel olevad tõmbejõud on endiselt piisav, et säilitada pikamaa-järjekord, mis tagab vedeliku teatud sidususe. Temperatuuri tõustes saavutatakse teine ​​üleminekupunkt (keemistemperatuur), kus pikamaa järjestus muutub ebastabiilseks osakeste peamiselt sõltumatute liikumiste suhtes auru või gaasi hõivatud palju suuremas mahus. Veelkord tuleb lisada täiendavat kuumust (varjatud aurustumissoojus), et lõhkuda vedeliku kaugemaa järjestus ja viia läbi üleminek suuresti korrastamata gaasilisse olekusse.

Latentne soojus on seotud muude protsessidega kui muutused ühe aine tahkes, vedelas ja aurus faasis. Paljud tahked ained esinevad erinevates kristallilistes modifikatsioonides ja üleminekud nende vahel hõlmavad tavaliselt latentse kuumuse neeldumist või eraldumist. Ühe aine lahustamise protsess teises hõlmab sageli kuumust; kui lahendusprotsess on rangelt füüsikaline muutus, on kuumus varjatud kuumus. Mõnikord kaasneb protsessiga siiski keemiline muutus ja osa kuumusest on seotud keemilise reaktsiooniga. Vaadake ka sulamist.