หลัก วิทยาศาสตร์

ฟิสิกส์ความร้อนแฝง

ฟิสิกส์ความร้อนแฝง
ฟิสิกส์ความร้อนแฝง

วีดีโอ: พลังงานความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงของสาร โจทย์ที่ 1 2024, อาจ

วีดีโอ: พลังงานความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงของสาร โจทย์ที่ 1 2024, อาจ
Anonim

ความร้อนแฝงพลังงานที่ดูดซับหรือถูกปล่อยออกมาจากสารระหว่างการเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพ (เฟส) ที่เกิดขึ้นโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ ความร้อนแฝงที่เกี่ยวข้องกับการละลายของแข็งหรือการแช่แข็งของเหลวที่เรียกว่าความร้อนของฟิวชั่น; ที่เกี่ยวข้องกับการกลายเป็นไอของเหลวหรือของแข็งหรือกลั่นตัวเป็นไอเรียกว่าความร้อนของการกลายเป็นไอ โดยปกติความร้อนแฝงจะแสดงเป็นปริมาณของความร้อน (ในหน่วยของจูลหรือแคลอรี่) ต่อโมลหรือมวลหน่วยของสารระหว่างการเปลี่ยนแปลงของรัฐ

ตัวอย่างเช่นเมื่อหม้อของน้ำยังคงเดือดอยู่อุณหภูมิจะอยู่ที่ 100 ° C (212 ° F) จนกระทั่งหยดสุดท้ายระเหยเนื่องจากความร้อนทั้งหมดที่ถูกเติมลงในของเหลวจะถูกดูดซับเป็นความร้อนแฝงของการระเหยกลายเป็นไอ โมเลกุลไอที่หลบหนี ในขณะที่น้ำแข็งละลายมันยังคงอยู่ที่ 0 ° C (32 ° F) และน้ำของเหลวที่เกิดจากความร้อนแฝงของฟิวชั่นก็อยู่ที่ 0 ° C ความร้อนของการหลอมเหลวของน้ำที่ 0 ° C อยู่ที่ประมาณ 334 จูล (79.7 แคลอรี่) ต่อกรัมและความร้อนของการระเหยที่ 100 ° C นั้นอยู่ที่ 2,230 จูล (533 แคลอรี่) ต่อกรัม เนื่องจากความร้อนของการระเหยกลายเป็นไอน้ำขนาดใหญ่ไอน้ำจึงมีพลังงานความร้อนจำนวนมากที่ถูกปล่อยออกมาเมื่อควบแน่นทำให้น้ำเป็นสารทำงานที่ยอดเยี่ยมสำหรับเครื่องยนต์ความร้อน

ความร้อนแฝงเกิดขึ้นจากงานที่ต้องเอาชนะแรงที่ยึดอะตอมหรือโมเลกุลไว้ด้วยกันในวัสดุ โครงสร้างปกติของผลึกของแข็งนั้นได้รับการบำรุงรักษาโดยแรงดึงดูดระหว่างอะตอมแต่ละอะตอมซึ่งสั่นเล็กน้อยเกี่ยวกับตำแหน่งเฉลี่ยของพวกเขาในตาข่ายคริสตัล เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นการเคลื่อนที่เหล่านี้จะรุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงจุดหลอมเหลวแรงดึงดูดที่น่าดึงดูดนั้นไม่เพียงพอที่จะรักษาเสถียรภาพของผลึกคริสตัล อย่างไรก็ตามความร้อนเพิ่มเติม (ความร้อนแฝงของฟิวชั่น) จะต้องเพิ่ม (ที่อุณหภูมิคงที่) เพื่อให้การเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวที่ยุ่งเหยิงยิ่งขึ้นซึ่งอนุภาคของแต่ละบุคคลจะไม่อยู่ในตำแหน่งที่คงที่ แต่ไม่มีอิสระ เพื่อเคลื่อนผ่านของเหลว ของเหลวที่แตกต่างจากก๊าซซึ่งแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคยังคงเพียงพอที่จะรักษาลำดับระยะยาวที่ทำให้ของเหลวมีระดับการเกาะติดกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จุดเปลี่ยนจุดที่สอง (จุดเดือด) จะเกิดขึ้นเมื่อคำสั่งในระยะยาวไม่เสถียรเมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคในปริมาณที่มากขึ้นโดยไอหรือแก๊ส อีกครั้งความร้อนเพิ่มเติม (ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ) จะต้องเพิ่มเพื่อทำลายคำสั่งในระยะยาวของของเหลวและบรรลุการเปลี่ยนแปลงไปสู่สถานะก๊าซที่ไม่เป็นระเบียบ

ความร้อนแฝงมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการอื่นนอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงระหว่างเฟสของแข็งของเหลวและไอของสารเดี่ยว ของแข็งจำนวนมากมีอยู่ในการปรับเปลี่ยนผลึกที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนระหว่างเหล่านี้โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการดูดซึมหรือวิวัฒนาการของความร้อนแฝง กระบวนการละลายสารหนึ่งในสารอื่นมักจะเกี่ยวข้องกับความร้อน หากกระบวนการแก้ปัญหาคือการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพอย่างเข้มงวดความร้อนคือความร้อนแฝง อย่างไรก็ตามบางครั้งกระบวนการดังกล่าวจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและส่วนหนึ่งของความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี ดูละลายด้วย