Speciell latent värme (L) definieras som mängden värmeenergi (värme, Q) som absorberas eller frigörs när en kropp genomgår en process med konstant temperatur. Ekvationen för specifikt latent värme är:
L = Q / m
var:
- L är den specifika latenta värmen
- Q är den värme som absorberas eller frigörs
- m är massa av ett ämne
De vanligaste typerna av processer med konstant temperatur är fasförändringarsåsom smältning, frysning, förångning eller kondensation. Energin anses vara "latent" eftersom den väsentligen är dold i molekylerna tills fasförändringen inträffar. Det är "specifikt" eftersom det uttrycks i energi per enhetsmassa. De vanligaste enheterna med specifik latent värme är joule per gram (J / g) och kilojoules per kilogram (kJ / kg).
Speciell latent värme är en materiell intensiv egendom. Dess värde beror inte på provstorleken eller varifrån provet tas i ett ämne.
Historia
Den brittiska kemisten Joseph Black introducerade begreppet latent värme någonstans mellan 1750 och 1762. Scotch whisky tillverkare hade anställt Black för att bestämma den bästa blandningen av bränsle och vatten för
destillering och att studera förändringar i volym och tryck vid en konstant temperatur. Svart applicerat kalorimetri för hans studie och inspelade latenta värmevärden.Den engelska fysikern James Prescott Joule beskrev latent värme som en form av potentiell energi. Joule trodde att energin var beroende av den specifika konfigurationen av partiklar i ett ämne. I själva verket är det orienteringen av atomer i en molekyl, deras kemiska bindning och deras polaritet som påverkar latent värme.
Typer av latent värmeöverföring
Latent värme och förnuftig värme är två typer av värmeöverföring mellan ett föremål och dess miljö. Tabeller sammanställs för latent smältvärme och latent förångningsvärme. Känslig värme beror i sin tur på kroppens sammansättning.
- Latent Heat of Fusion: Latent fusionsvärme är den värme som absorberas eller frigörs när materialet smälter, och ändrar fas från fast till flytande form vid en konstant temperatur.
- Latent förångningsvärme: Det latenta förångningsvärmen är det värme som absorberas eller frigörs när materien förångas, och ändrar fas från vätska till gasfas vid en konstant temperatur.
- Kännbart värme: Även om förnuftigt värme ofta kallas latent värme, är det inte en situation med konstant temperatur, och det är inte heller någon fasförändring. Känslig värme återspeglar värmeöverföring mellan materien och dess omgivningar. Det är värmen som kan "avkännas" som en förändring i ett objekts temperatur.
Tabell över specifika latenta värmevärden
Detta är en tabell över specifik latent värme (SLH) för smältning och förångning för vanliga material. Notera de extremt höga värdena för ammoniak och vatten jämfört med värdena för icke-polära molekyler.
| Material | Smältpunkt (° C) | Kokpunkt (° C) | SLH of Fusion kJ / kg |
SLH för förångning kJ / kg |
| Ammoniak | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Koldioxid | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Etanol | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| Väte | −259 | −253 | 58 | 455 |
| Leda | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| Kväve | −210 | −196 | 25.7 | 200 |
| Syre | −219 | −183 | 13.9 | 213 |
| Kylmedel R134A | −101 | −26.6 | — | 215.9 |
| toluen | −93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| Vatten | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Känslig värme och meteorologi
Medan latent fusionsvärme och förångning används i fysik och kemi, anser meteorologer också förnuftigt värme. När latent värme absorberas eller frigörs ger det instabilitet i atmosfären, vilket kan ge kraftigt väder. Förändringen i latent värme förändrar föremålens temperatur när de kommer i kontakt med varmare eller kallare luft. Både latent och förnuftig värme får luft att röra sig, vilket ger vind och vertikal rörelse av luftmassor.
Exempel på latent och känslig värme
Vardagen är fylld med exempel på latent och förnuftig värme:
- Kokande vatten på en spis uppstår när värmeelement från värmeelementet överförs till potten och i tur och ordning till vattnet. När tillräckligt med energi tillförs expanderar flytande vatten för att bilda vattenånga och vattnet kokar. En enorm mängd energi frigörs när vattnet kokar. Eftersom vatten har så hög förångningsvärme är det lätt att brännas av ånga.
- På liknande sätt måste avsevärd energi tas upp för att konvertera flytande vatten till is i en frys. Frysaren tar bort termisk energi, vilket gör att fasövergången kan ske. Vatten har ett högt latent smältvärme, så omvandling av vatten till is kräver avlägsnande av mer energi än att frysa flytande syre till fast syre, per gram gram.
- Latent värme får orkaner att intensifieras. Luften värms när den korsar varmt vatten och tar upp vattenånga. När ångan kondenserar för att bilda moln, släpps latent värme ut i atmosfären. Denna extra värme värmer luften, producerar instabilitet och hjälper molnen att stiga och stormen intensifieras.
- Känslig värme frigörs när jorden absorberar energi från solljus och blir varmare.
- Kylning via svett påverkas av latent och förnuftigt värme. När det finns en bris, är förångningskylning mycket effektiv. Värme sprids bort från kroppen på grund av det höga latenta förångningsvärmen av vatten. Men det är mycket svårare att kyla ner på ett soligt läge än i en skuggig, eftersom förnuftigt värme från absorberat solljus tävlar med effekten från förångning.
källor
- Bryan, G.H. (1907). Termodynamik. En inledande avhandling som huvudsakligen hanterar de första principerna och deras direkta tillämpningar. B.G. Teubner, Leipzig.
- Clark, John, O.E. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.
- Maxwell, J.C. (1872). Theory of Heat, tredje upplagan. Longmans, Green och Co., London, sida 73.
- Perrot, Pierre (1998). A till Z för termodynamik. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.