Artikkel varjatud soojuse erisoojuse ja soojusmahtuvuse kohta
Kui asetate elavhõbedatermomeetri külma vee ja jää seguga anumasse, siis näete, et pärast allapoole liikumist elavhõbeda pind lakkab liikumast. Elavhõbeda pind lakkab liikumast pärast vee külmumistemperatuuri (0 oC). Kui anum on avatud, voolab soojus kõrge temperatuuriga õhust jää ja külma vee segusse. Õhust tuleva soojuse lisandumine põhjustab jää sulamise. Kas jää ja külma vee segu temperatuur muutub seni, kuni jää sulab? Nii kaua kui jää sulab, ei muutu vee ja jää segu temperatuur.
Kui jää ja vee segu kuumutada näiteks tule või elektriradiaatori abil, muutub kogu jää veeks. Kui kuumutamist jätkata, tõuseb vee temperatuur 100 kraadini. oC. Kell 100 oC juures hakkab vesi aurustuma. Kui vett kuumutatakse edasi, muutub see kiiremini auruks, samal ajal kui vee temperatuur ei muutu või püsib 100 °C juures. oC. See on vee keemistemperatuur, mis on kõrgeim temperatuur, mille vesi võib saavutada.
Soojuse seose graafik temperatuurimuutuste ja vee faasi muutustega
AB = Lisaküte tõstab jää temperatuuri 0-ni oC
BC = Lisasoojus sulatab jää veeks
CD = Lisaküte tõstab vee temperatuuri 0-st oC 100 oC
DE = Lisasoojus aurustab vett
EF = Lisaküte tõstab auru temperatuuri
Ülaltoodud graafik näitab temperatuuri muutuste ja vee faasi muutuste protsessi seni, kuni vesi neelab soojust (ühe atmosfäärirõhu juures). Kui vesi eraldab soojust, on toimuv protsess vastupidine ülaltoodule. Soojuse lisandumine BC-st ei põhjusta vee temperatuuri muutusi, vaid ainult sulatab jää veeks.
DE-st tulenev soojuse lisandumine ei põhjusta vee temperatuuri muutusi, vaid ainult muudab vee auruks. Vesi on vaid üks näide. Kõik objektid läbivad faasimuutuse ja temperatuurimuutuse protsessi, nagu vesi kogeb, kui objekt neelab soojust. Erinevus seisneb külmumis- ja keemistemperatuuris. Igal objektil on erinev külmumis- ja keemistemperatuur. Kui objektid eraldavad soojust, on toimuv protsess ülaltoodud protsessile vastupidine.
1. Sulamissoojus (LF)
Sulamissoojus on soojushulk, mida 1 kg objekti neelab, et muuta selle faasi tahkest olekust vedelaks, või soojushulk, mida 1 kg objektide poolt eraldatakse, et muuta selle faasi vedelast olekust tahkeks. Valem objekti faasi muutmiseks tahkest olekust vedelaks (või vedelast tahkeks) neeldunud (või vabanenud) soojushulga määramiseks:
Q = m LF
Kirjeldus: Q = neeldunud või vabanev soojus, m = objekti mass, LF = sulamissoojus
2. Aurustumissoojus (LV)
Aurustumise soojus on soojushulk, mida 1 kg objekti neelab vedela oleku muutmisel gaasiliseks, või soojushulk, mida 1 kg objektide poolt gaasilise oleku muutmisel vedelaks eraldab. Valem objekti vedela oleku gaasiliseks (või gaasilise oleku vedelikuks) muutmisel neeldunud (või vabanenud) soojushulga määramiseks:
Q = m LV
Kirjeldus: Q = neeldunud või vabanev soojus, m = objekti mass, LV = aurustumissoojus
Sulamissoojus ja Aurustumissoojus nimetatakse latentseks soojuseks.
Erisoojus (kraadides)
Erisoojus (c) = soojushulk (Q), mis on vajalik ühe massiühiku (m) objekti temperatuuri (T) tõstmiseks ühe kraadi võrra. Erisoojuse võrrand:
Spetsiifilise soojuse rahvusvahelise süsteemi ühik on J/Kg·K.
Objekti erisoojus muutub temperatuuriga. Kui temperatuurimuutus ei ole liiga suur, võib soojust pidada konstantseks.
Järgnevalt on toodud mitme objekti soojus rõhul 1 atm ja temperatuuril 20 oC (saadud katsete kaudu).
Soojusmahtuvus (C)
Soojusmahtuvus (C) = soojushulk, mis on vajalik kõigi objektide temperatuuri tõstmiseks ühe kraadi võrra. Soojusmahtuvuse valem:
C = mc
Kirjeldus: C = soojusmahtuvus, m = mass, c = objekti erisoojus.
