Artikkeli piilevän lämmön ominaislämmöstä ja lämpökapasiteetista
Jos asetat elohopealämpömittarin kylmän veden ja jään seosta sisältävään astiaan, huomaat, että alaspäin liikkumisen jälkeen elohopean pinta lakkaa liikkumasta. Elohopean pinta lakkaa liikkumasta saavutettuaan veden jäätymispisteen lämpötilan (0 ° C). Jos astia on auki, lämpö virtaa korkeamman lämpötilan ilmasta jään ja kylmän veden seokseen. Ilmasta tulevan lämmön lisääminen saa jään sulamaan. Niin kauan kuin jää sulaa, muuttuuko jään ja kylmän veden seoksen lämpötila? Niin kauan kuin jää sulaa, veden ja jään seoksen lämpötila ei muutu.
Jos jään ja veden seosta lämmitetään esimerkiksi tulella tai sähkölämmittimellä, kaikki jää muuttuu vedeksi. Jos lämmittämistä jatketaan, veden lämpötila nousee 100 ° C:seen. 100 ° C:ssa vesi alkaa haihtua. Jos veden lämmittämistä jatketaan, vesi muuttuu höyryksi nopeammin, kun taas veden lämpötila ei muutu tai pysyy 100 ° C:ssa. Tämä on veden kiehumispiste, korkein lämpötila, jonka vesi voi saavuttaa.
Kaavio lämmön suhteesta lämpötilan muutoksiin ja veden faasin muutoksiin
AB = Lisälämpö nostaa jään lämpötilan 0 ° C :een
BC = Lisälämpö sulattaa jään vedeksi
CD = Lisälämpö nostaa veden lämpötilan 0 ° C:sta 100 ° C :een
DE = Lisälämpö haihduttaa vettä
EF = Lisälämpö nostaa höyryn lämpötilaa
Yllä oleva kaavio näyttää lämpötilan muutosten ja vesifaasin muutokset niin kauan kuin vesi absorboi lämpöä (yhdessä ilmakehän paineessa). Jos vesi vapauttaa lämpöä, tapahtuva prosessi on päinvastainen kuin yllä oleva prosessi. Lämmön lisääminen BC:stä ei aiheuta muutoksia veden lämpötilassa, vaan ainoastaan sulattaa jään vedeksi.
Lämmön lisääminen DE:stä ei aiheuta muutoksia veden lämpötilaan, vaan ainoastaan muuttaa veden höyryksi. Vesi on vain yksi esimerkki. Kaikki kappaleet käyvät läpi faasimuutos- ja lämpötilamuutosprosessin, kuten vesi kokee, jos kappale absorboi lämpöä. Ero on jäätymispisteessä ja kiehumispisteessä. Jokaisella kappaleella on eri jäätymispiste ja kiehumispiste. Jos kappaleet vapauttavat lämpöä, tapahtuva prosessi on päinvastainen kuin yllä oleva prosessi.
1. Sulamislämpö (L F )
Sulamislämpö on lämpömäärä, jonka 1 kg kappaleita absorboi muuttaakseen olomuotonsa kiinteästä nestemäiseksi, tai lämpömäärä, jonka 1 kg kappaleita vapauttaa muuttaakseen olomuotonsa nestemäisestä kiinteäksi. Kaava kappaleen olomuodon muuttamiseksi kiinteästä nesteeksi (tai nestemäisestä kiinteäksi) absorboituneen (tai vapautuneen) lämpömäärän määrittämiseksi:
Q = m L F
Kuvaus: Q = absorboitunut tai vapautunut lämpö, m = kappaleen massa, L F = sulamislämpö
2. Höyrystymislämpö (L V )
Höyrystymislämpö on lämpömäärä, jonka 1 kg kappaletta absorboi muuttaakseen olomuotonsa nesteestä kaasuksi, tai lämpömäärä, jonka 1 kg kappaletta vapauttaa muuttaakseen olomuotonsa kaasusta nesteeksi. Kaava, jolla määritetään kappaleen nesteestä kaasuksi (tai kaasusta nesteeksi) absorboiman (tai vapautuvan) lämmön määrä:
Q = mL V
Kuvaus: Q = absorboitunut tai vapautunut lämpö, m = kappaleen massa, L V = höyrystymislämpö
Sulamislämpöä ja höyrystymislämpöä kutsutaan latenttilämmöksi.
Ominaislämpö (°C)
Ominaislämpö (c) = lämmön määrä (Q), joka tarvitaan nostamaan yhden massayksikön (m) kappaleen lämpötilaa (T) yhdellä asteella. Ominaislämmön yhtälö:
Ominaislämmön kansainvälinen yksikkö on J/KgK.
Kappaleen ominaislämpökapasiteetti muuttuu lämpötilan mukaan. Jos lämpötilan muutos ei ole liian suuri, lämpökapasiteettia voidaan pitää vakiona.
Seuraavassa on useiden kappaleiden lämpö 1 ilmakehän paineessa ja 20 ° C:n lämpötilassa (saatu kokeilujen avulla).
Lämpökapasiteetti (C)
Lämpökapasiteetti (C) = lämmön määrä, joka tarvitaan kaikkien kappaleiden lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella. Lämpökapasiteetin yhtälö:
C = mc
Kuvaus: C = lämpökapasiteetti, m = massa, c = kappaleen ominaislämpökapasiteetti.
