Определение и примеры скрытой теплоты

Удельная скрытая теплота ( L ) определяется как количество тепловой энергии (тепло, Q ), который поглощается или высвобождается, когда тело подвергается воздействию постоянной температуры. Уравнение для удельной скрытой теплоты:

L = Q / m

где:

L – удельная скрытая теплота.
Q – поглощенное или выделенное тепло
м – масса вещества.

Наиболее распространенными типами процессов с постоянной температурой являются фазовые переходы. , например плавление, замерзание, испарение или конденсация. Энергия считается «скрытой», потому что она по существу скрыта внутри молекул до тех пор, пока не произойдет фазовый переход. Он «специфичен», потому что выражается в единицах энергии на единицу массы. Наиболее распространенными единицами измерения удельной скрытой теплоты являются джоули на грамм (Дж/г) и килоджоули на килограмм (кДж/кг).

Удельная скрытая теплота – это интенсивное свойство материи. Его значение не зависит от размера образца или от того, где в веществе взят образец.

Содержание

История
Типы скрытой теплопередачи
Таблица значений удельной скрытой теплоты
Явное тепло и метеорология
Примеры скрытого и явного тепла
Источники

История

Британский химик Джозеф Блэк представил концепцию скрытого тепла где-то между 1750 и 1762 годами. Производители шотландского виски наняли Блэка, чтобы определить лучшую смесь топлива и воды для дистилляции и изучить изменения объема и давления при постоянной температуре. Блэк применил калориметрию для своего исследования и записал значения скрытой теплоты.

Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль описал скрытую теплоту как форму потенциальной энергии. Джоуль считал, что энергия зависит от конкретной конфигурации частиц в веществе. Фактически, это ориентация атомов внутри молекулы, их химическая связь и их полярность, которые влияют на скрытую теплоту.

Типы скрытой теплопередачи

Скрытое тепло и явное тепло – это два типа теплопередачи между объектом и окружающей его средой. Составляются таблицы для скрытой теплоты плавления и скрытой теплоты парообразования. Явное тепло, в свою очередь, зависит от состава тела.

Скрытое тепло плавления : Скрытая теплота плавления – это тепло, поглощаемое или выделяющееся при плавлении вещества, при котором фаза изменяется из твердой в жидкую при постоянной температуре.
Скрытая теплота испарения : Скрытая теплота парообразования – это тепло, поглощаемое или выделяющееся при испарении вещества, переходящего из жидкой фазы в газовую при постоянной температуре.
Явное тепло : хотя и ощутимое тепло часто называют скрытым теплом, это не ситуация с постоянной температурой и фазовый переход. Явное тепло отражает теплопередачу между веществом и окружающей средой. Это тепло, которое можно «ощутить» как изменение температуры объекта..

Таблица значений удельной скрытой теплоты

Это таблица удельной скрытой теплоты (SLH) плавления. и испарение для обычных материалов. Обратите внимание на чрезвычайно высокие значения для аммиака и воды по сравнению с неполярными молекулами.

Материал	Точка плавления (° C)	Точка кипения ( ° C)	SLH Fusion кДж/кг	SLH испарения кДж/кг
Аммиак	-77,74	-33,34	332,17	1369
Двуокись углерода	−78	−57	184	574
Этиловый спирт	−114	78,3	108	855
Водород	−259	−253	58	455
Свинец	327,5	1750	23.0	871
Азот	−210 тд >	−196	25,7	200
Кислород	−219	−183	13,9	213
Хладагент R134A	−101	−26,6	–	215,9
Толуол	−93	110,6	72,1	351
Вода	0	100	334	2264.705

Явное тепло и метеорология

Хотя скрытая теплота плавления и испарения используется в физике и химии, метеорологи также рассматривают явное тепло. Когда скрытое тепло поглощается или выделяется, это вызывает нестабильность в атмосфере, что может привести к суровой погоде. Изменение скрытой теплоты изменяет температуру предметов, когда они вступают в контакт с более теплым или более холодным воздухом. Как скрытое, так и явное тепло вызывают движение воздуха, вызывая ветер и вертикальное движение воздушных масс.

Примеры скрытого и явного тепла

Повседневная жизнь наполнена примерами скрытого и явного тепла:

Кипение воды на плите происходит, когда тепловая энергия от нагревательного элемента переносится в горшок и в свою очередь в воду. Когда поступает достаточно энергии, жидкая вода расширяется, образуя водяной пар, и вода закипает. При кипении воды выделяется огромное количество энергии. Поскольку вода имеет такую высокую теплоту испарения, ее легко сжечь паром.
Аналогичным образом, для превращения жидкой воды в лед в морозильной камере необходимо поглощать значительную энергию. Морозильник отводит тепловую энергию, позволяя произойти фазовому переходу. Вода имеет высокую скрытую теплоту плавления, поэтому превращение воды в лед требует отвода больше энергии, чем замораживание жидкого кислорода в твердый кислород на единицу грамма..
Скрытая жара вызывает усиление ураганов. Воздух нагревается, проходя через теплую воду и собирая водяной пар. Когда пар конденсируется с образованием облаков, скрытое тепло выделяется в атмосферу. Это дополнительное тепло нагревает воздух, создавая нестабильность и помогая подниматься облакам и усиливая шторм.
Явное тепло выделяется, когда почва поглощает энергию солнечного света и становится теплее.
На охлаждение через пот влияет скрытое и ощутимое тепло. Когда есть ветерок, испарительное охлаждение очень эффективно. Тепло отводится от тела из-за высокой скрытой теплоты испарения воды. Однако в солнечном месте охладиться намного сложнее, чем в тени, потому что ощутимое тепло от поглощенного солнечного света конкурирует с эффектом от испарения.

Источники

Брайан, GH (1907). Термодинамика. Вводный трактат, посвященный главным образом первым принципам и их непосредственному применению . Б.Г. Teubner, Leipzig.
Кларк, Джон, О. (2004). Основной научный словарь . Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.
Максвелл, Дж. К. (1872 г.). Теория тепла , третье издание. Лонгманс, Грин и Ко., Лондон, стр. 73.
Перро, Пьер (1998). От А до Я термодинамики . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6.