Latentinė šiluma prieš specifinę šilumą
Latentinė šiluma
Kai cheminėje medžiagoje vyksta fazės pasikeitimas, energija sugeriama arba išsiskiria kaip šiluma. Latentinė šiluma yra šiluma, kuri sugeria arba išsiskiria iš medžiagos keičiantis fazei. Šie šilumos pokyčiai nesukelia temperatūros pokyčių, nes jie absorbuojami arba išsiskiria. Dvi latentinės šilumos formos yra latentinė sintezės šiluma ir latentinė garavimo šiluma. Lydymosi arba užšalimo metu atsiranda latentinė lydymosi šiluma, o verdant ar kondensuojantis – latentinė garavimo šiluma. Fazės pasikeitimas išskiria šilumą (egzoterminę), kai dujos virsta skysčiu arba skystis į kietą. Fazių pokytis sugeria energiją / šilumą (endotermiškai), kai iš kieto į skystą arba skystą į dujinį. Pavyzdžiui, garų būsenoje vandens molekulės yra labai energingos ir nėra tarpmolekulinių traukos jėgų. Jie juda kaip atskiros vandens molekulės. Palyginti su tuo, skystos būsenos vandens molekulės turi mažą energiją. Tačiau kai kurios vandens molekulės gali išeiti į garų būseną, jei jų kinetinė energija yra didelė. Esant normaliai temperatūrai, bus pusiausvyra tarp vandens molekulių garų būsenos ir skysčio. Kaitinant, virimo temperatūroje dauguma vandens molekulių bus išleistos į garų būseną. Taigi, kai vandens molekulės išgaruoja, vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių turi nutrūkti. Tam reikia energijos, kuri yra žinoma kaip latentinė garavimo šiluma. Vandeniui šis fazės pokytis įvyksta esant 100 oC (vandens virimo temperatūrai). Tačiau, kai fazės pokytis įvyksta šioje temperatūroje, vandens molekulės sugeria šilumos energiją, kad nutrauktų ryšius, tačiau tai nepadidins temperatūros.
Savitinė latentinė šiluma reiškia šilumos energijos kiekį, reikalingą fazei visiškai paversti kita medžiagos masės vieneto faze.
Ypatingas karštis
Šiluminė talpa priklauso nuo medžiagos kiekio. Savitoji šiluma arba savitoji šiluminė talpa (-os) yra šiluminė talpa, kuri nepriklauso nuo medžiagų kiekio. Jį galima apibrėžti kaip „šilumos kiekį, reikalingą vieno gramo medžiagos temperatūrai pakelti vienu laipsniu Celsijaus (arba vienu kelvinu) esant pastoviam slėgiui“. Savitosios šilumos vienetas yra Jg-1oC-1 Savitoji vandens šiluma yra labai didelė – 4,186 Jg -1oC-1 Tai reiškia, kad norint padidinti temperatūrą 1 oC 1 g vandens, 4,186 J šilumos energijos yra reikalingas. Ši didelė vertė yra susijusi su vandens vaidmeniu šiluminiame reguliavime. Norint nustatyti šilumą, reikalingą tam tikros medžiagos masės temperatūrai padidinti nuo t1 iki t2, galima naudoti šią lygtį.
q=m x s x ∆t
q=reikalinga šiluma
m=medžiagos masė
∆t=t1-t2
Tačiau aukščiau pateikta lygtis netaikoma, jei reakcija apima fazės pasikeitimą. Pavyzdžiui, jis netaikomas, kai vanduo pereina į dujinę fazę (virimo temperatūroje) arba kai vanduo užšąla ir susidaro ledas (lydymosi temperatūroje). Taip yra todėl, kad fazės keitimo metu pridėta arba pašalinta šiluma nekeičia temperatūros.
Kuo skiriasi latentinė šiluma nuo specifinės šilumos?
• Latentinė šiluma – tai energija, sugeriama arba išsiskirianti, kai keičiasi medžiagos fazė. Savitoji šiluma – tai šilumos kiekis, reikalingas vieno gramo medžiagos temperatūrai pakelti vienu laipsniu Celsijaus (arba vienu kelvinu) esant pastoviam slėgiui.
• Specifinė šiluma netaikoma, kai vyksta cheminės medžiagos fazės pasikeitimas.
• Specifinė šiluma sukelia temperatūros pokyčius, kai latentinėje šiluma nekeičia temperatūros.
