Wärme ist ein wichtiger Bestandteil von Phasenänderungen. Die latente Wärme ist bekannt als die Wärme, die erforderlich ist, um einen Feststoff in eine flüssige oder dampfförmige Phase umzuwandeln. Je nach Phase hat sie unterschiedliche Bezeichnungen wie Kondensationswärme, Verdampfungswärme usw. Manchmal handelt es sich auch um die Menge an Wärmeenergie, die bei einem Phasenwechsel absorbiert oder freigesetzt wird. In diesem Thema werden wir uns mit dem Konzept der latenten Wärme und der Formel für latente Wärme mit Beispielen beschäftigen. Lernen wir das Konzept kennen!
Quelle:de.wikipedia.org
Latentwärmeformel
Konzept der Phasenänderung:
Wasser zu kochen ist nicht so einfach, wie den Herd einzuschalten. Wenn wir dem Wasser Wärme zuführen, erhöht sich die Temperatur, bis sie 100 Grad Celsius erreicht. Das Wasser bleibt auf dieser Temperatur, bis das gesamte Wasser von einer Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt ist.
Während dieses Prozesses fügen wir dem Wasser weiterhin Wärmeenergie zu, aber die Temperatur steigt trotzdem nicht. Diese zusätzliche Energie gibt Anlass zu dem Konzept der latenten Wärme.
Zum besseren Verständnis müssen wir zunächst das Konzept der Phasenveränderung erläutern. Unter Phasenwechsel versteht man den Übergang eines Stoffes von einem Zustand in einen anderen. Die häufigsten Phasenwechsel sind bei den verschiedenen Zuständen von Wasser zu beobachten. Einige Beispiele sind das Gefrieren von flüssigem Wasser zu Eis oder das Sieden von flüssigem Wasser zu einem Gas. Wie man sieht, spielt Wärme eine wichtige Rolle bei der Umwandlung von Materie von einer Phase in eine andere.
Definition der latenten Wärme:
Wenn wir einem Objekt Wärmeenergie hinzufügen oder entziehen, ändert sich normalerweise die Temperatur des Objekts. Aber während der Phasenwechsel bleibt die Temperatur eines Objekts konstant. Das liegt daran, dass ein Objekt Energie benötigt, um die Phase zu wechseln.
Daher ist die latente Wärme die Wärmeenergie pro Masseneinheit, die für einen Phasenwechsel erforderlich ist. Wenn wir die Substanzen auf molekularer Ebene betrachten, haben gasförmige Moleküle mehr Schwingungen als flüssige Moleküle.
Wenn wir also einer Flüssigkeit Wärme zuführen, bringen wir die Moleküle tatsächlich zum Schwingen. Die latente Wärme ist die Energie, die benötigt wird, um die Molekularbewegung zu verändern. Jeder Stoff hat einen eigenen Wert für die latente Wärme.
Die Formel für die latente Wärme:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Wobei,
Q = Wärmemenge
M = Masse des Stoffes
Diese Gleichung besagt, dass die Wärme Q, die zugeführt oder abgeführt werden muss, damit ein Objekt der Masse m seine Phase ändert. Wir bezeichnen die individuelle latente Wärme mit L. Die Einheit der latenten Wärme ist \(Jkg^{-1}.\)
Der Wert der latenten Wärme ist variabel. Sie hängt von der Art der stattfindenden Phasenänderung ab:
- Die latente Schmelzwärme bedeutet die Änderung von Flüssigkeit zu Feststoff.
- Die latente Verdampfungswärme bedeutet die Änderung von Flüssigkeit zu Gas.
- Die latente Sublimationswärme bedeutet die Änderung von Feststoff zu Gas.
Gelöste Beispiele
Q.1: Berechnen Sie die latente Wärme von 10 kg Stoff, wenn die Wärmemenge für einen Phasenwechsel 300 kcal beträgt.
Lösung:
Gegebene Parameter sind,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
Formel für die latente Wärme ist:
L = \(\frac{Q}{ M}\)
= \(\frac {300}{5}\)
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Daher beträgt die latente Wärme 60 \(KcalKg{-1}\)