Latentā siltuma definīcija un piemēri

Corinna Haselmayer / EyeEm / Getty Images

Īpašs latentais siltums ( L ) ir definēts kā summa siltumenerģija (siltums, J ), kas uzsūcas vai izdalās, kad organismā notiek pastāvīgas temperatūras process. Īpatnējā latentā siltuma vienādojums ir:

L = J / m

kur:

• L ir specifiskais latentais siltums
• J ir siltums absorbēts vai atbrīvots
• m ir masa no vielas

Visizplatītākie pastāvīgās temperatūras procesu veidi ir fāzes izmaiņas , piemēram, kušana, sasalšana, iztvaikošana vai kondensācija. Enerģija tiek uzskatīta par “latentu”, jo tā būtībā ir paslēpta molekulās, līdz notiek fāzes maiņa. Tas ir “specifisks”, jo ir izteikts kā enerģija uz masas vienību. Visizplatītākās īpatnējā latentā siltuma vienības ir džouliem uz gramu (J/g) un kilodžouliem uz kilogramu (kJ/kg).

Īpatnējais latentais siltums ir an matērijas intensīvā īpašība . Tā vērtība nav atkarīga no parauga lieluma vai vietas, kur paraugs ņemts.

Vēsture

Britu ķīmiķis Džozefs Bleks ieviesa latentā siltuma jēdzienu kaut kur starp 1750. un 1762. gadu. Skotu viskija ražotāji bija nolīguši Bleku, lai noteiktu labāko degvielas un ūdens maisījumu. destilācija un izpētīt tilpuma un spiediena izmaiņas nemainīgā temperatūrā. Melns uzklāts kalorimetrija par viņa pētījumu un reģistrētajām latentajām siltuma vērtībām.

Angļu fiziķis Džeimss Preskots Džouls latento siltumu raksturoja kā a potenciālās enerģijas forma . Džouls uzskatīja, ka enerģija ir atkarīga no daļiņu īpašās konfigurācijas vielā. Faktiski latento siltumu ietekmē atomu orientācija molekulā, to ķīmiskā saite un polaritāte.

Latentās siltuma pārneses veidi

Latentais siltums un jūtamais siltums ir divu veidu siltuma pārnese starp objektu un tā vidi. Tabulas ir apkopotas par latento saplūšanas siltumu un latento iztvaikošanas siltumu. Sajūtīgais siltums savukārt ir atkarīgs no ķermeņa sastāva.

Latentais saplūšanas siltums: Latents saplūšanas siltums ir siltums, kas tiek absorbēts vai atbrīvots, vielai kūstot, mainot fāzi no cietas uz šķidru formu nemainīgā temperatūrā. Latentais iztvaikošanas siltums: latentais iztvaikošanas siltums ir siltums, kas absorbēts vai atbrīvots, kad viela iztvaiko, mainot fāzi no šķidruma uz gāzes fāzi nemainīgā temperatūrā. Saprātīgs karstums: Lai gan jūtīgu siltumu bieži sauc par latentu siltumu, tā nav pastāvīga temperatūras situācija, kā arī nav saistīta ar fāzes maiņu. Jutīgais siltums atspoguļo siltuma pārnesi starp vielu un tās apkārtni. Tas ir siltums, ko var “sajust” kā objekta temperatūras izmaiņas.

Specifisko latentā siltuma vērtību tabula

Šī ir koplietošanas materiālu specifiskā latentā siltuma (SLH) saplūšanas un iztvaikošanas tabula. Ņemiet vērā ārkārtīgi augstās amonjaka un ūdens vērtības salīdzinājumā ar nepolārajām molekulām.

Materiāls	Kušanas temperatūra (°C)	Vārīšanās punkts (°C)	SLH no Fusion kJ/kg	Iztvaikošanas SLH kJ/kg
Amonjaks	−77,74	−33.34	332.17	1369. gads
Oglekļa dioksīds	−78	−57	184	574
Etilspirts	−114	78.3	108	855
Ūdeņradis	−259	−253	58	455
Svins	327.5	1750. gads	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

Kaut arī fizikā un ķīmijā tiek izmantots latentais saplūšanas un iztvaikošanas siltums, meteorologi uzskata arī par saprātīgu siltumu. Kad latentais siltums tiek absorbēts vai atbrīvots, tas rada nestabilitāti atmosfērā, potenciāli radot smagus laikapstākļus. Latentā siltuma izmaiņas maina objektu temperatūru, kad tie nonāk saskarē ar siltāku vai vēsāku gaisu. Gan latentais, gan jūtīgais karstums izraisa gaisa kustību, radot vēju un gaisa masu vertikālu kustību.

Latenta un jūtama siltuma piemēri

Ikdienas dzīve ir piepildīta ar latenta un jūtama karstuma piemēriem:

• Verdošs ūdens uz plīts rodas, kad siltumenerģija no sildelementa tiek pārnesta uz katlu un savukārt uz ūdeni. Kad tiek piegādāts pietiekami daudz enerģijas, šķidrais ūdens izplešas, veidojot ūdens tvaikus, un ūdens vārās. Ūdenim vārot tiek atbrīvots milzīgs enerģijas daudzums. Tā kā ūdenim ir tik augsts iztvaikošanas siltums, to var viegli sadedzināt ar tvaiku.
• Tāpat, lai saldētavā šķidru ūdeni pārvērstu ledū, ir jāuzņem ievērojama enerģija. Saldētava noņem siltumenerģiju, ļaujot notikt fāzes pārejai. Ūdenim ir augsts latentais saplūšanas siltums, tāpēc, lai ūdeni pārvērstu ledū, uz grama vienību ir nepieciešams izņemt vairāk enerģijas nekā sasaldējot šķidru skābekli cietā skābeklī.
• Latentais karstums izraisa viesuļvētru pastiprināšanos. Gaiss uzsilst, šķērsojot siltu ūdeni un uzņemot ūdens tvaikus. Tvaikiem kondensējoties, veidojot mākoņus, atmosfērā izdalās latentais siltums. Šis pievienotais karstums sasilda gaisu, radot nestabilitāti un palīdzot mākoņiem celties un vētrai pastiprināties.
• Sajūtīgs siltums izdalās, kad augsne absorbē saules gaismas enerģiju un kļūst siltāka.
• Atdzesēšanu ar svīšanu ietekmē latentais un jūtīgais karstums. Kad ir vējš, iztvaikošanas dzesēšana ir ļoti efektīva. Siltums tiek izkliedēts no ķermeņa lielā latentā ūdens iztvaikošanas siltuma dēļ. Tomēr saulainā vietā atdzist ir daudz grūtāk nekā ēnainā vietā, jo uztvertais saules staru siltums konkurē ar iztvaikošanas efektu.

Avoti

• Braiens, G.H. (1907). Termodinamika. Ievadtraktāts, kas galvenokārt attiecas uz pirmajiem principiem un to tiešajiem lietojumiem . B.G. Teubners, Leipciga.
• Klārks, Džons, O.E. (2004). Būtiskā zinātnes vārdnīca . Bārnesa un Noble grāmatas. ISBN 0-7607-4616-8.
• Maksvels, J.C. (1872). Siltuma teorija , trešais izdevums. Longmans, Grīns un Co., Londona, 73. lpp.
• Perrot, Pjērs (1998). Termodinamikas A līdz Z . Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.