Latentinės šilumos apibrėžimas ir pavyzdžiai

Corinna Haselmayer / EyeEm / Getty Images

Specifinė latentinė šiluma ( L ) apibrėžiamas kaip suma šiluminė energija (šiluma, K ), kuris absorbuojamas arba išsiskiria, kai organizme vyksta pastovios temperatūros procesas. Specifinės latentinės šilumos lygtis yra tokia:

L = K / m

kur:

• L yra specifinė latentinė šiluma
• K yra sugeriama arba išleidžiama šiluma
• m yra masė medžiagos

Dažniausi pastovios temperatūros procesų tipai yra fazių pokyčiai , pavyzdžiui, tirpimas, užšalimas, garavimas ar kondensacija. Energija laikoma „latentine“, nes ji iš esmės yra paslėpta molekulėse, kol pasikeičia fazė. Jis yra „specifinis“, nes išreiškiamas energija, tenkančia masės vienetui. Labiausiai paplitę specifinės latentinės šilumos vienetai yra džaulių grame (J/g) ir kilodžauliais kilograme (kJ/kg).

Specifinė latentinė šiluma yra an intensyvi materijos savybė . Jo vertė nepriklauso nuo mėginio dydžio arba nuo to, kur medžiagos ėminys imamas.

Istorija

Britų chemikas Josephas Blackas latentinės šilumos sąvoką pristatė kažkur tarp 1750 ir 1762 metų. Škotiško viskio gamintojai pasamdė Blacką, kad nustatytų geriausią kuro ir vandens mišinį. distiliavimas ir tirti tūrio ir slėgio pokyčius esant pastoviai temperatūrai. Užtepta juoda kalorimetrija už jo tyrimą ir užfiksuotas latentinės šilumos vertes.

Anglų fizikas Jamesas Prescottas Joule'as latentinę šilumą apibūdino kaip a potencialios energijos forma . Džaulis manė, kad energija priklauso nuo konkrečios medžiagos dalelių konfigūracijos. Tiesą sakant, paslėptą šilumą veikia atomų orientacija molekulėje, jų cheminis ryšys ir poliškumas.

Latentinio šilumos perdavimo tipai

Latentinė šiluma ir jautri šiluma yra dviejų tipų šilumos perdavimas tarp objekto ir jo aplinkos. Lentelės sudaromos dėl latentinės sintezės šilumos ir latentinės garavimo šilumos. Jaučiama šiluma, savo ruožtu, priklauso nuo kūno sudėties.

Latentinė sintezės šiluma: Latentinis susiliejimo šiluma yra šiluma, sugeriama arba išsiskirianti, kai medžiaga tirpsta, keičiant fazę iš kietos į skystą esant pastoviai temperatūrai. Latentinė garavimo šiluma: latentinė garavimo šiluma yra šiluma, sugeriama arba išsiskirianti, kai medžiaga išgaruoja, keičiant fazę iš skystos į dujinę, esant pastoviai temperatūrai. Jausminga šiluma: Nors jautri šiluma dažnai vadinama latentine šiluma, tai nėra pastovios temperatūros situacija ir nėra susijęs su fazės pokyčiu. Jautrioji šiluma atspindi šilumos perdavimą tarp materijos ir ją supančios aplinkos. Tai šiluma, kurią galima „jausti“ kaip objekto temperatūros pokytį.

Specifinių latentinės šilumos verčių lentelė

Tai įprastų medžiagų specifinės latentinės šilumos (SLH) sintezės ir garavimo lentelė. Atkreipkite dėmesį į ypač dideles amoniako ir vandens vertes, palyginti su nepolinėmis molekulėmis.

Medžiaga	Lydymosi temperatūra (°C)	Virimo temperatūra (°C)	Fusion SLH kJ/kg	Garinimo SLH kJ/kg
Amoniakas	−77,74	−33.34	332.17	1369 m
Anglies dvideginis	−78	−57	184	574
Etilo alkoholis	−114	78.3	108	855
Vandenilis	−259	−253	58	455
Vadovauti	327,5	1750 m	23.0	871
Azotas	−210	−196	25.7	200
Deguonis	−219	−183	13.9	213
Šaltnešis R134A	−101	−26.6	—	215.9
Toluenas	−93	110.6	72.1	351
Vanduo	0	100	334	2264 705

Jautri šiluma ir meteorologija

Nors latentinė sintezės ir garavimo šiluma naudojama fizikoje ir chemijoje, meteorologai taip pat laiko protingą šilumą. Kai latentinė šiluma yra sugeriama arba išleidžiama, atmosferoje atsiranda nestabilumas, dėl ko gali atsirasti atšiaurių oro sąlygų. Latentinės šilumos pokytis keičia objektų temperatūrą, kai jie liečiasi su šiltesniu ar vėsesniu oru. Tiek latentinė, tiek jautri šiluma sukelia oro judėjimą, sukeliantį vėją ir vertikalų oro masių judėjimą.

Latentinės ir jautrios šilumos pavyzdžiai

Kasdienis gyvenimas užpildytas latentinės ir jautrios šilumos pavyzdžiais:

• Verdantis vanduo ant viryklės atsiranda, kai šiluminė energija iš kaitinimo elemento perduodama į puodą, o savo ruožtu - į vandenį. Kai tiekiama pakankamai energijos, skystas vanduo plečiasi, sudarydamas vandens garus ir vanduo užverda. Vandeniui verdant išsiskiria didžiulis energijos kiekis. Kadangi vanduo turi tokią aukštą garavimo šilumą, jį lengva sudeginti garais.
• Panašiai, norint paversti skystą vandenį į ledą šaldiklyje, reikia sugerti daug energijos. Šaldiklis pašalina šiluminę energiją, todėl vyksta fazinis perėjimas. Vanduo turi didelę latentinę sintezės šilumą, todėl norint paversti vandenį ledu, reikia pašalinti daugiau energijos nei užšaldant skystą deguonį į kietą deguonį, vienam gramui.
• Dėl latentinės šilumos sustiprėja uraganai. Oras įkaista, kai kerta šiltą vandenį ir surenka vandens garus. Kai garai kondensuojasi ir sudaro debesis, į atmosferą išsiskiria latentinė šiluma. Ši papildoma šiluma sušildo orą, sukelia nestabilumą ir padeda debesims kilti, o audrai sustiprėti.
• Jautri šiluma išsiskiria, kai dirvožemis sugeria saulės spindulių energiją ir tampa šiltesnis.
• Aušinimą prakaituojant veikia latentinė ir jautri šiluma. Kai pučia vėjas, garuojantis aušinimas yra labai efektyvus. Šiluma iš organizmo išsklaido dėl didelės latentinės vandens garavimo šilumos. Tačiau saulėtoje vietoje atvėsti daug sunkiau nei pavėsyje, nes jaučiama sugertos saulės šviesos šiluma konkuruoja su garavimo efektu.

Šaltiniai

• Bryanas, G.H. (1907). Termodinamika. Įvadinis traktatas, daugiausia susijęs su pirmaisiais principais ir tiesioginiu jų pritaikymu . B.G. Teubneris, Leipcigas.
• Clarkas, Johnas, O.E. (2004). Esminis mokslo žodynas . „Barnes & Noble Books“. ISBN 0-7607-4616-8.
• Maxwell, J.C. (1872). Šilumos teorija , trečias leidimas. Longmans, Green ir Co., Londonas, 73 psl.
• Perrot, Pierre (1998). Termodinamikos nuo A iki Z . Oksfordo universiteto leidykla. ISBN 0-19-856552-6.