Specifiskais latentais karstums (L) tiek definēts kā siltumenerģija (siltums, Q), kas tiek absorbēts vai atbrīvots, kad ķermenis iziet procesu nemainīgā temperatūrā. Specifiskā latentā siltuma vienādojums ir:
L = Q / m
kur:
- L ir īpatnējais latentais karstums
- Q ir absorbētais vai izdalītais siltums
- m ir masa vielas
Visizplatītākie pastāvīgas temperatūras procesu veidi fāzes izmaiņas, piemēram, kausēšana, sasalšana, iztvaikošana vai kondensācija. Enerģija tiek uzskatīta par "latentu", jo tā būtībā ir paslēpta molekulās, līdz notiek fāzes maiņa. Tas ir "specifisks", jo to izsaka enerģijas izteiksmē uz masas vienību. Biežākās specifiskā latentā siltuma vienības ir džoulos uz gramu (J / g) un kilodžouli uz kilogramu (kJ / kg).
Specifiskais latentais karstums ir intensīvs matērijas īpašums. Tās vērtība nav atkarīga no parauga lieluma vai vietas, no kuras ņem paraugu.
Vēsture
Britu ķīmiķis Džozefs Melnais kaut kur no 1750. līdz 1762. gadam ieviesa latentā siltuma jēdzienu. Skotu viskija veidotāji bija nolīguši Melno, lai noteiktu labāko degvielas un ūdens maisījumu
destilācija un izpētīt tilpuma un spiediena izmaiņas nemainīgā temperatūrā. Uzklāts melns kalorimetrija par viņa pētījumu un reģistrētajām latentajām siltuma vērtībām.Angļu fiziķis Džeimss Preskots Džouls latento karstumu raksturoja kā potenciālās enerģijas forma. Džoule uzskatīja, ka enerģija ir atkarīga no vielas daļiņu īpašās konfigurācijas. Faktiski tā ir atomu orientācija molekulā, to ķīmiskā saikne un polaritāte, kas ietekmē latento siltumu.
Latentās siltuma pārneses veidi
Slēptais karstums un jutīgais siltums ir divi siltuma pārneses veidi starp objektu un tā vidi. Tabulas tiek sastādītas latentajam saplūšanas karstumam un latentajam iztvaikošanas karstumam. Jūtīgais karstums savukārt ir atkarīgs no ķermeņa sastāva.
- Latentā saplūšanas siltums: Latentā saplūšanas karstums ir siltums, ko absorbē vai izdala, kad viela kūst, mainot fāzi no cietas uz šķidru formu nemainīgā temperatūrā.
- Latentais iztvaikošanas siltums: Latentais iztvaikošanas siltums ir siltums, ko absorbē vai izdala, kad viela iztvaiko, mainot fāzi no šķidruma uz gāzes fāzi nemainīgā temperatūrā.
- Saprātīgs karstums: Lai arī saprātīgu siltumu bieži sauc par latentu siltumu, tā nav pastāvīgas temperatūras situācija, ne arī fāzes maiņa. Saprātīgs siltums atspoguļo siltuma pārnesi starp matēriju un tās apkārtni. Tas ir siltums, ko var "izjust" kā objekta temperatūras izmaiņas.
Īpašo latentā siltuma vērtību tabula
Šī ir tabula, kurā raksturīgs parasto materiālu saplūšanas un iztvaikošanas īpatnējais latentais karstums (SLH). Ņemiet vērā ārkārtīgi augstās amonjaka un ūdens vērtības salīdzinājumā ar nepolāro molekulu vērtībām.
| Materiāls | Kušanas temperatūra (° C) | Viršanas temperatūra (° C) | Kodolsintēzes SLH kJ / kg |
Iztvaikošanas SLH kJ / kg |
| Amonjaks | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Oglekļa dioksīds | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etilspirts | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Ūdeņradis | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Svins | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| Slāpeklis | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| Skābeklis | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Aukstumaģents R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| Toluols | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| Ūdens | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Saprātīgs karstums un meteoroloģija
Kamēr fizikā un ķīmijā tiek izmantots latentais saplūšanas un iztvaikošanas siltums, meteorologi uzskata arī par saprātīgu karstumu. Kad latentais siltums tiek absorbēts vai atbrīvots, tas atmosfērā rada nestabilitāti, potenciāli radot smagus laika apstākļus. Latentā siltuma izmaiņas maina priekšmetu temperatūru, kad tie nonāk saskarē ar siltāku vai vēsāku gaisu. Gan latentais, gan jutīgais karstums izraisa gaisa pārvietošanos, izraisot vēja un gaisa masu vertikālu kustību.
Latentā un saprātīgā karstuma piemēri
Ikdienas dzīvi piepilda latentā un saprātīgā karstuma piemēri:
- Verdošs ūdens uz plīts rodas, kad siltumenerģija no sildīšanas elementa tiek nodota katlā un pēc tam ūdenī. Kad tiek piegādāts pietiekami daudz enerģijas, šķidrais ūdens izplešas, veidojot ūdens tvaikus un ūdens vārās. Ūdens vārīšanās laikā tiek atbrīvots milzīgs enerģijas daudzums. Tā kā ūdenī ir tik liels iztvaikošanas karstums, tvaika dēļ to ir viegli sadedzināt.
- Tāpat, lai šķidru ūdeni saldētavā pārvērstu ledus, jāabsorbē ievērojama enerģija. Saldētava noņem siltumenerģiju, ļaujot notikt fāzes pārejai. Ūdenim ir augsts latentais saplūšanas siltums, tāpēc ūdens pārvēršanai ledus nepieciešams vairāk enerģijas, nekā sasaldējot šķidru skābekli cietā skābeklī, uz gramu vienību.
- Latentā karstuma dēļ viesuļvētras pastiprinās. Gaiss sakarst, šķērsojot siltu ūdeni un uzņemot ūdens tvaikus. Tā kā tvaiki kondensējas, veidojot mākoņus, atmosfērā izdalās latents siltums. Šis pievienotais karstums sasilda gaisu, radot nestabilitāti un palīdzot mākoņiem pacelties un pastiprināties vētrai.
- Sajūtams karstums izdalās, kad augsne absorbē saules gaismas enerģiju un kļūst siltāka.
- Dzesēšanu caur svīšanu ietekmē latentais un jutīgais karstums. Kad ir brīze, iztvaikošanas dzesēšana ir ļoti efektīva. Siltums tiek izkliedēts no ķermeņa, pateicoties lielam latentam ūdens iztvaikošanas karstumam. Tomēr saulainā vietā ir daudz grūtāk atdzist nekā ēnainā vietā, jo saprātīgs siltums, kas rodas no absorbētiem saules stariem, konkurē ar iztvaikošanas efektu.
Avoti
- Braiens, Dž. (1907). Termodinamika. Ievada traktāts, kas galvenokārt attiecas uz pirmajiem principiem un to tiešajiem pielietojumiem. B.G. Teubners, Leipciga.
- Klarks, Džons, O.E. (2004). Būtiskā zinātnes vārdnīca. Barnes un dižciltīgās grāmatas. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maksvels, Dž. K. (1872). Siltuma teorija, trešais izdevums. Longmans, Grīns un Co, Londona, 73. lpp.
- Perrots, Pjērs (1998). Termodinamikas no A līdz Z. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.