Ciepło utajone a ciepło właściwe
Utajone ciepło
Kiedy substancja przechodzi przemianę fazową, energia jest pochłaniana lub uwalniana w postaci ciepła. Ciepło utajone to ciepło, które jest pochłaniane lub uwalniane z substancji podczas zmiany fazy. Te zmiany ciepła nie powodują zmian temperatury, ponieważ są one pochłaniane lub uwalniane. Dwie formy utajonego ciepła to utajone ciepło topnienia i utajone ciepło parowania. Utajone ciepło topnienia ma miejsce podczas topienia lub zamrażania, a utajone ciepło parowania ma miejsce podczas wrzenia lub kondensacji. Zmiana fazy uwalnia ciepło (egzotermiczne) podczas przekształcania gazu w ciecz lub cieczy w ciało stałe. Zmiana fazy pochłania energię/ciepło (endotermiczne) podczas przechodzenia ze stanu stałego do cieczy lub cieczy do gazu. Na przykład w stanie pary cząsteczki wody są bardzo energetyczne i nie ma międzycząsteczkowych sił przyciągania. Poruszają się jako pojedyncze cząsteczki wody. W porównaniu z tym cząsteczki wody w stanie ciekłym mają niskie energie. Jednak niektóre cząsteczki wody są zdolne do ucieczki do stanu pary, jeśli mają wysoką energię kinetyczną. W normalnej temperaturze będzie równowaga między stanem pary a stanem ciekłym cząsteczek wody. Podczas ogrzewania, w temperaturze wrzenia większość cząsteczek wody zostanie uwolniona do stanu pary. Tak więc, gdy cząsteczki wody odparowują, wiązania wodorowe między cząsteczkami wody muszą zostać zerwane. Do tego potrzebna jest energia, a ta energia jest znana jako utajone ciepło parowania. W przypadku wody ta zmiana fazy następuje przy 100 oC (temperatura wrzenia wody). Jednak gdy ta zmiana fazy zachodzi w tej temperaturze, energia cieplna jest pochłaniana przez cząsteczki wody, aby rozerwać wiązania, ale nie zwiększy to bardziej temperatury.
Właściwe ciepło utajone oznacza ilość energii cieplnej potrzebnej do całkowitego przekształcenia jednej fazy w inną fazę o jednostkowej masie substancji.
Ogrzewanie właściwe
Pojemność cieplna zależy od ilości substancji. Ciepło właściwe lub ciepło właściwe to pojemność cieplna niezależna od ilości substancji. Można go zdefiniować jako „ilość ciepła potrzebną do podniesienia temperatury jednego grama substancji o jeden stopień Celsjusza (lub jeden Kelvin) przy stałym ciśnieniu”. Jednostką ciepła właściwego jest Jg-1oC-1 Ciepło właściwe wody jest bardzo wysokie i wynosi 4,186 Jg -1oC-1 Oznacza to zwiększenie temperatury o 1 oC z 1 g wody, 4,186 J energii cieplnej jest potrzebne. Ta wysoka wartość spotyka się z rolą wody w regulacji termicznej. Aby znaleźć ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury z t1 do t2 określonej masy substancji można zastosować następujące równanie.
q=m x s x ∆t
q=wymagane ciepło
m=masa substancji
∆t=t1-t2
Jednak powyższe równanie nie ma zastosowania, jeśli reakcja obejmuje zmianę fazy. Na przykład nie ma zastosowania, gdy woda przechodzi do fazy gazowej (w temperaturze wrzenia) lub gdy woda zamarza tworząc lód (w temperaturze topnienia). Dzieje się tak, ponieważ ciepło dodawane lub usuwane podczas zmiany fazy nie zmienia temperatury.
Jaka jest różnica między ciepłem utajonym a ciepłem właściwym?
• Ciepło utajone to energia pochłaniana lub uwalniana, gdy substancja przechodzi przemianę fazową. Ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury jednego grama substancji o jeden stopień Celsjusza (lub jeden Kelvin) przy stałym ciśnieniu.
• Ciepło właściwe nie ma zastosowania, gdy substancja przechodzi przemianę fazową.
• Ciepło właściwe powoduje zmianę temperatury, gdzie w utajonym cieple nie występuje zmiana temperatury.
