Specifična latentna toplina (L) definira se kao iznos od Termalna energija (toplina, P) koja se apsorbira ili oslobađa kada tijelo prolazi kroz proces stalne temperature. Jednadžba za specifičnu latentnu toplinu je:
L = P / m
gdje:
- L je specifična latentna toplina
- P je toplina apsorbirana ili oslobođena
- m je masa tvari
Najčešći su procesi stalne temperature fazne promjene, poput topljenja, zamrzavanja, isparavanja ili kondenzacije. Energija se smatra „latentnom“ jer se u biti skriva unutar molekula dok se ne dogodi promjena faze. "Specifičan je", jer se izražava u energiji po jedinici mase. Najčešće jedinice specifične latentne topline su džula po gramu (J / g) i kilodoulama po kilogramu (kJ / kg).
Specifična latentna toplina je an intenzivno svojstvo materije. Njegova vrijednost ne ovisi o veličini uzorka ili o mjestu u kojem se uzorku uzima.
Povijest
Britanski kemičar Joseph Black uveo je pojam latentne vrućine negdje između 1750. i 1762. godine. Proizvođači viskija viskija su unajmili Black da odredi najbolju mješavinu goriva i vode
destilacija i proučiti promjene u volumenu i tlaku pri konstantnoj temperaturi. Primijenjena crna kalorimetrija za njegovu studiju i zabilježene latentne vrijednosti topline.Engleski fizičar James Prescott Joule opisao je prikrivenu vrućinu kao a oblik potencijalne energije. Joule je vjerovao da energija ovisi o specifičnoj konfiguraciji čestica tvari. Zapravo, orijentacija atoma u molekuli, njihovo kemijsko vezivanje i njihova polarnost utječu na latentnu toplinu.
Vrste latentnog prijenosa topline
Latentna toplina i osjetljiva toplina dvije su vrste toplotnog prijenosa između objekta i njegove okoline. Sastavljaju se tablice za latentnu toplinu fuzije i latentnu toplinu isparavanja. Osjetljiva toplina, zauzvrat, ovisi o sastavu tijela.
- Latentna toplina fuzije: Latentan toplina fuzije je toplina apsorbirana ili oslobođena kada se tvar topi, mijenjajući fazu iz čvrstog u tekući oblik pri konstantnoj temperaturi.
- Latentna toplina isparavanja: Latentna toplina isparavanja je toplina apsorbirana ili oslobođena kada se materija isparava, mijenjajući fazu iz tekuće u plinsku fazu u konstantnu temperaturu.
- Osjetljiva toplina: Iako se razumna toplina često naziva latentna toplina, to nije situacija stalne temperature niti je uključena promjena faze. Osjetljiva toplina odražava prijenos topline između materije i njene okoline. Toplota se može "osjetiti" kao promjena temperature objekta.
Tablica specifičnih vrijednosti latentne topline
Ovo je tablica specifične latentne topline (SLH) fuzije i isparavanja za uobičajene materijale. Primijetite izuzetno visoke vrijednosti amonijaka i vode u usporedbi s nepolarnim molekulama.
| Materijal | Talište (° C) | Vrelište (° C) | SLH Fusion kJ / kg |
SLH isparavanja kJ / kg |
| Amonijak | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Ugljični dioksid | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etil alkohol | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Vodik | −259 | −253 | 58 | 455 |
| voditi | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| Dušik | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| Kisik | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Rashladno sredstvo R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| Toluen | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| Voda | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Osjetljiva toplina i meteorologija
Dok se u fizikama i kemiji koriste latentna toplina fuzije i isparavanja, meteorolozi također smatraju osjetljivu toplinu. Kad se latentna toplina apsorbira ili oslobađa, ona stvara nestabilnost u atmosferi, što potencijalno može rezultirati teškim vremenskim uvjetima. Promjena latentne topline mijenja temperaturu objekata kad dođu u dodir s toplijim ili hladnijim zrakom. Latentna i osjetna toplina uzrokuje pomicanje zraka, stvarajući vjetar i okomito kretanje zračnih masa.
Primjeri latentne i osjetljive topline
Svakodnevni život ispunjen je primjerima latentne i osjetne topline:
- Vrela voda na štednjaku nastaje kada se toplinska energija iz grijaćeg elementa prenosi u lonac i zauzvrat u vodu. Kad se opskrbi dovoljno energije, tekuća se voda širi i stvara vodenu paru, a voda ključa. Ogromna količina energije oslobađa se kada voda proključa. Budući da voda ima tako visoku toplinu isparavanja, lako se može izgarati parom.
- Slično tome, mora se apsorbirati znatna energija za pretvorbu tekuće vode u led u zamrzivaču. Zamrzivač uklanja toplinsku energiju, omogućujući fazni prijelaz. Voda ima visoku latentnu toplinu topljenja, pa pretvaranje vode u led zahtijeva uklanjanje više energije od smrzavanja tekućeg kisika u kruti kisik, po jedinici grama.
- Latentna vrućina uzrokuje pojačanje uragana. Zrak se zagrijava dok prelazi toplu vodu i skuplja vodenu paru. Kako se para kondenzira u obliku oblaka, u atmosferu se ispušta latentna toplina. Ova dodana toplina zagrijava zrak, stvarajući nestabilnost i pomaže oblacima da se podignu, a oluja pojača.
- Osjetljiva toplina se oslobađa kada tlo apsorbira energiju od sunčeve svjetlosti i postaje toplije.
- Na hlađenje putem znoja utječe latentna i osjetna toplina. Kad puše povjetarac, hlađenje isparavanjem vrlo je učinkovito. Toplina se odvaja od tijela zbog velike latentne topline isparavanja vode. Međutim, mnogo je teže ohladiti se na sunčanom mjestu nego na sjenovitom jer se osjetna toplina apsorbirane sunčeve svjetlosti natječe s učinkom isparavanja.
izvori
- Bryan, G.H. (1907). Termodinamika. Uvodni traktat koji se uglavnom bavi prvim načelima i njihovim izravnim primjenama. B.G. Teubner, Leipzig.
- Clark, John, O.E. (2004). Osnovni znanstveni rječnik. Barnes & Plemenite knjige. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J. C. (1872). Teorija topline, treće izdanje. Longmans, Green i Co., London, stranica 73.
- Perrot, Pierre (1998). Termodinamika od A do Z. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.