Artikel over latente warmte, soortelijke warmte en warmtecapaciteit.
Als je een kwikthermometer in een bak met een mengsel van koud water en ijs steekt, zul je zien dat het kwikoppervlak na het naar beneden bewegen stopt met bewegen. Het kwikoppervlak stopt met bewegen zodra het de temperatuur van het vriespunt van het water (0 ° C) bereikt. Als de bak open is, stroomt er warmte van de warme lucht naar het mengsel van ijs en koud water. Door de warmte van de lucht smelt het ijs. Verandert de temperatuur van het mengsel van ijs en koud water ook als het ijs smelt? Nee, de temperatuur van het mengsel van water en ijs verandert niet als het ijs smelt.
Als een mengsel van ijs en water bijvoorbeeld met vuur of een elektrische kachel wordt verwarmd, verandert al het ijs in water. Als het mengsel verder wordt verwarmd, stijgt de temperatuur van het water tot 100 ° C. Bij 100 ° C begint het water te verdampen. Als het water verder wordt verwarmd, verandert het sneller in stoom, terwijl de watertemperatuur gelijk blijft of 100 ° C is. Dit is het kookpunt van water, de hoogste temperatuur die water kan bereiken.
Grafiek die het verband weergeeft tussen warmte, temperatuurveranderingen en faseveranderingen van water.
AB = Door extra warmte stijgt de temperatuur van het ijs tot 0 ° C.
BC = Extra warmte smelt het ijs tot water
CD = Extra warmte verhoogt de watertemperatuur van 0 ° C naar 100 ° C.
DE = Extra warmte zorgt ervoor dat water verdampt
EF = Extra warmte verhoogt de temperatuur van de stoom.
De bovenstaande grafiek toont het proces van temperatuurveranderingen en de veranderingen in de waterfase zolang het water warmte absorbeert (bij een luchtdruk van één atmosfeer). Als het water warmte afgeeft, is het proces dat plaatsvindt het tegenovergestelde van het bovenstaande proces. De toevoeging van warmte door BC veroorzaakt geen veranderingen in de watertemperatuur, maar smelt alleen ijs tot water.
De toevoeging van warmte door DE veroorzaakt geen veranderingen in de watertemperatuur, maar zet water alleen om in stoom. Water is slechts één voorbeeld. Alle objecten ondergaan een faseovergang en temperatuurverandering, zoals water ervaart wanneer het warmte absorbeert. Het verschil zit hem in het vriespunt en het kookpunt. Elk object heeft een ander vriespunt en kookpunt. Als objecten warmte afgeven, is het proces dat plaatsvindt het tegenovergestelde van het bovenstaande proces.
1. De smeltwarmte (L F )
De smeltwarmte is de hoeveelheid warmte die 1 kg van een voorwerp absorbeert om van vaste naar vloeibare fase te veranderen, of de hoeveelheid warmte die 1 kg van een voorwerp afgeeft om van vloeibare naar vaste fase te veranderen. De formule voor het bepalen van de hoeveelheid geabsorbeerde (of afgegeven) warmte die nodig is om de fase van een voorwerp van vast naar vloeibaar (of van vloeibaar naar vast) te veranderen, is:
Q = m L F
Omschrijving: Q = geabsorbeerde of afgegeven warmte, m = massa van het object, L F = smeltwarmte
2. De verdampingswarmte (L V )
De verdampingswarmte is de hoeveelheid warmte die 1 kg van een object absorbeert om van vloeibare naar gasvormige fase te veranderen, of de hoeveelheid warmte die 1 kg van een object afgeeft om van gasvormige naar vloeibare fase te veranderen. De formule voor het bepalen van de hoeveelheid geabsorbeerde (of afgegeven) warmte die nodig is om een object van vloeibare naar gasvormige (of gasvormige naar vloeibare) toestand om te zetten, luidt als volgt:
Q = m L V
Omschrijving: Q = geabsorbeerde of afgegeven warmte, m = massa van het object, V = verdampingswarmte
De smeltwarmte en de verdampingswarmte worden samen de latente warmte genoemd.
Soortelijke warmte (c)
Soortelijke warmte (c) = de hoeveelheid warmte (Q) die nodig is om de temperatuur (T) van één eenheid massa (m) van een object met één graad te verhogen. De formule voor de soortelijke warmte:
De internationale systeemeenheid voor soortelijke warmte is J/kg K.
De soortelijke warmte van een object verandert met de temperatuur. Als de temperatuurverandering niet te groot is, kan de warmte als constant worden beschouwd.
Hieronder staat de warmteontwikkeling van verschillende objecten bij een druk van 1 atm en een temperatuur van 20 ° C (verkregen door middel van experimenten).
Warmtecapaciteit (C)
Warmtecapaciteit (C) = de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van alle objecten met één graad te verhogen. De formule voor de warmtecapaciteit is:
C = mc
Omschrijving: C = warmtecapaciteit, m = massa, c = de soortelijke warmte van het object.
