Удельная скрытая теплоемкость (L) определяется как сумма тепловая энергия (высокая температура, Q), который поглощается или высвобождается, когда тело подвергается процессу с постоянной температурой. Уравнение для удельной скрытой теплоты:
L = Q / м
где:
- L удельная скрытая теплоемкость
- Q тепло поглощается или выделяется
- м это масса вещества
Наиболее распространенные типы процессов с постоянной температурой фазовые изменениятакие как плавление, замерзание, испарение или конденсация. Энергия считается «скрытой», потому что она по существу скрыта внутри молекул, пока не произойдет фазовое изменение. Он «специфический», потому что выражается в единицах энергии на единицу массы. Наиболее распространенными единицами удельной скрытой теплоты являются джоулей на грамм (Дж / г) и килоджоулей на килограмм (кДж / кг).
Удельная скрытая теплоемкость интенсивное свойство вещества. Его значение не зависит от размера образца или от того, где внутри вещества берется образец.
история
Британский химик Джозеф Блэк представил понятие скрытой жары где-то между 1750 и 1762 годами. Производители шотландского виски наняли Блэка, чтобы определить лучшую смесь топлива и воды для
дистилляция и изучить изменения объема и давления при постоянной температуре. Черный применяется калориметрия для его изучения и записал скрытые значения тепла.Английский физик Джеймс Прескотт Джоул описал скрытое тепло как форма потенциальной энергии. Джоул считал, что энергия зависит от конкретной конфигурации частиц в веществе. Фактически, именно ориентация атомов в молекуле, их химическая связь и их полярность влияют на скрытое тепло.
Типы скрытой теплопередачи
Скрытое тепло и ощутимое тепло - это два типа теплопередачи между объектом и окружающей средой. Таблицы составлены для скрытой теплоты плавления и скрытой теплоты испарения. Ощутимое тепло, в свою очередь, зависит от состава тела.
- Скрытая Жара Слияния: Скрытый теплота плавления это тепло, поглощаемое или выделяемое при плавлении вещества, при котором фаза меняется с твердой на жидкую при постоянной температуре.
- Скрытая теплота испарения: Скрытая теплота испарения - это тепло, поглощаемое или выделяемое при испарении вещества, при котором фаза меняется с жидкой на газовую фазу при постоянной температуре.
- Ощутимая жараХотя ощутимое тепло часто называют скрытым, оно не является ситуацией с постоянной температурой и не требует изменения фазы. Ощутимое тепло отражает теплообмен между веществом и его окружением. Это тепло, которое можно «ощутить» как изменение температуры объекта.
Таблица удельных значений скрытой теплоты
Это таблица удельной скрытой теплоты (SLH) плавления и испарения для обычных материалов. Обратите внимание на чрезвычайно высокие значения для аммиака и воды по сравнению с неполярными молекулами.
| материал | Температура плавления (° C) | Точка кипения (° C) | SLH Fusion кДж / кг |
SLH испарения кДж / кг |
| аммоний | −77.74 | −33.34 | 332.17 | 1369 |
| Углекислый газ | −78 | −57 | 184 | 574 |
| Этиловый спирт | −114 | 78.3 | 108 | 855 |
| водород | −259 | −253 | 58 | 455 |
| привести | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| азот | −210 | −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 |
Разумная жара и метеорология
В то время как скрытая теплота плавления и испарения используется в физике и химии, метеорологи также считают разумную высокую температуру. Когда скрытое тепло поглощается или выделяется, оно создает нестабильность в атмосфере, потенциально вызывая суровую погоду Изменение скрытой теплоты изменяет температуру объектов при их контакте с более теплым или более холодным воздухом. Как скрытое, так и ощутимое тепло вызывают движение воздуха, создавая ветер и вертикальное движение воздушных масс.
Примеры скрытого и ощутимого тепла
Повседневная жизнь наполнена примерами скрытого и ощутимого тепла:
- Кипящая вода на плите возникает, когда тепловая энергия от нагревательного элемента передается в кастрюлю и, в свою очередь, в воду. Когда подается достаточное количество энергии, жидкая вода расширяется, образуя водяной пар, и вода кипит. При кипении воды выделяется огромное количество энергии. Поскольку вода обладает такой высокой температурой испарения, ее легко обжечь паром.
- Аналогично, значительная энергия должна поглощаться для превращения жидкой воды в лед в морозильной камере. Морозильник отводит тепловую энергию, позволяя осуществить фазовый переход. Вода обладает высокой скрытой теплотой плавления, поэтому превращение воды в лед требует удаления большего количества энергии, чем замораживание жидкого кислорода в твердый кислород, на единицу грамма.
- Скрытая жара усиливает ураганы. Воздух нагревается, когда он пересекает теплую воду и поглощает водяной пар. Когда пар конденсируется с образованием облаков, в атмосферу выделяется скрытое тепло. Это добавленное тепло нагревает воздух, создавая нестабильность и помогая облакам подниматься и усиливать шторм.
- Разумное тепло выделяется, когда почва поглощает энергию солнечного света и становится теплее.
- На охлаждение с помощью пота влияет скрытое и ощутимое тепло. Когда есть ветер, испарительное охлаждение очень эффективно. Тепло рассеивается от тела из-за высокой скрытой теплоты испарения воды. Однако в солнечном месте намного сложнее охладиться, чем в тенистом, поскольку ощутимое тепло поглощенного солнечного света конкурирует с эффектом испарения.
источники
- Брайан, Г.Х. (1907). Термодинамика. Вводный трактат, посвященный главным образом первым принципам и их прямому применению. Бг Теубнер, Лейпциг.
- Кларк, Джон, О.Е. (2004). Основной словарь науки. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.
- Максвелл, J.C. (1872). Теория Тепла, Третье издание. Лонгманс, Грин и Ко, Лондон, стр. 73.
- Перро, Пьер (1998). А до Я термодинамики. Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6.