Galvenais zinātne

Latentā siltuma fizika

Latentā siltuma fizika
Latentā siltuma fizika

Video: Siltums #1| Fizika 8. klase (tēma 4) 2024, Maijs

Video: Siltums #1| Fizika 8. klase (tēma 4) 2024, Maijs
Anonim

Slēptais siltums, enerģija, ko viela absorbē vai izdala fizikālā stāvokļa (fāzes) izmaiņu laikā, nemainoties tās temperatūrai. Latentu siltumu, kas saistīts ar cietas vielas izkausēšanu vai šķidruma sasalšanu, sauc par saplūšanas siltumu; to, kas saistīts ar šķidruma vai cietas vielas iztvaikošanu vai tvaika kondensāciju, sauc par iztvaikošanas siltumu. Slēpto siltumu parasti izsaka kā siltuma daudzumu (džoulu vai kaloriju vienībās) uz vielas mola vai masas vienības, kas mainās stāvoklī.

Piemēram, ja ūdens katls tiek vārīts, temperatūra paliek 100 ° C (212 ° F), līdz iztvaiko pēdējais piliens, jo viss šķidrumam pievienotais siltums tiek absorbēts kā latentais iztvaikošanas siltums un tiek novadīts izplūstošās tvaika molekulas. Līdzīgi, kamēr ledus kūst, tas paliek 0 ° C (32 ° F), un šķidrais ūdens, kas veidojas ar latento saplūšanas siltumu, ir arī 0 ° C. Ūdens saplūšanas siltums 0 ° C temperatūrā ir aptuveni 334 džouli (79,7 kalorijas) uz gramu, un iztvaikošanas siltums pie 100 ° C ir aptuveni 2230 džouli (533 kalorijas) uz gramu. Tā kā iztvaikošanas siltums ir tik liels, tvaiks pārnēsā lielu daudzumu siltumenerģijas, kas izdalās, kad tas kondensējas, padarot ūdeni par lielisku darba šķidrumu siltummotoriem.

Slēptais siltums rodas no darba, kas vajadzīgs, lai pārvarētu spēkus, kas satur kopā materiāla atomus vai molekulas. Kristāliskās cietās vielas parasto struktūru uztur pievilcības spēki starp tās atsevišķiem atomiem, kas nedaudz svārstās par to vidējām pozīcijām kristāla režģī. Temperatūrai paaugstinoties, šīs kustības kļūst arvien vardarbīgākas, līdz kušanas temperatūrā pievilcīgie spēki vairs nav pietiekami, lai saglabātu kristāla režģa stabilitāti. Tomēr jāpievieno papildu siltums (latentais saplūšanas siltums) (pie nemainīgas temperatūras), lai panāktu pāreju uz vēl nesakārtotāku šķidruma stāvokli, kurā atsevišķās daļiņas vairs netiek turētas fiksētās režģa pozīcijās, bet ir brīvas pārvietoties pa šķidrumu. Šķidrums no gāzes atšķiras ar to, ka pievilkšanas spēki starp daļiņām joprojām ir pietiekami, lai uzturētu lielu attālumu, kas šķidrumam piešķir zināmu kohēzijas pakāpi. Palielinoties temperatūrai, tiek sasniegts otrais pārejas punkts (viršanas punkts), kurā lielās diapazona secība kļūst nestabila attiecībā pret lielākoties neatkarīgām daļiņu kustībām daudz lielākā tilpumā, ko aizņem tvaiki vai gāze. Vēlreiz jāpievieno papildu siltums (latentais iztvaikošanas siltums), lai izjauktu šķidruma lielos attālumus un panāktu pāreju uz gandrīz nesakārtotu gāzveida stāvokli.

Slēptais karstums ir saistīts ar procesiem, kas nav izmaiņas vienas vielas cietās, šķidrās un tvaiku fāzēs. Daudzas cietās vielas pastāv dažādās kristāliskās modifikācijās, un pārejas starp tām parasti ietver absorbcijas vai latenta siltuma izdalīšanos. Vienas vielas izšķīšanas process citā bieži ietver siltumu; ja šķīduma process ir stingri fiziskas izmaiņas, siltums ir latents karstums. Tomēr dažreiz procesu pavada ķīmiskas izmaiņas, un daļa no siltuma ir saistīta ar ķīmisko reakciju. Skatīt arī kušanu.