A hő a fázisváltozások fontos összetevője. A látens hőt úgy ismerjük, mint a szilárd anyag folyékony vagy gőzfázisúvá alakításához szükséges hőt. A fázisnak megfelelően különböző nevei vannak, mint például a kondenzációs hő, a gőzölési hő stb. Néha a fázisátalakuláshoz elnyelt vagy felszabaduló hőenergia mennyisége. Ebben a témakörben a látens hő fogalmával és a látens hő képletével fogunk foglalkozni példákkal. Ismerjük meg a fogalmat!
Forrás:en.wikipedia.org
Látens hő képlet
Fázisváltozás fogalma:
A víz felforralása nem olyan egyszerű, mintha csak bekapcsolnánk a tűzhelyet. Ahogy hőt adunk a víznek, a hőmérséklet addig emelkedik, amíg el nem éri a 100 Celsius-fokot. A víz addig marad ezen a hőmérsékleten, amíg az egész víz folyadékból gázzá nem változik.
A folyamat során továbbra is hőenergiát adunk a vízhez, de a hőmérséklet mégsem nő. Ez a többletenergia adja a látens hő fogalmát.
A jobb megértés érdekében először a fázisátalakulás fogalmát tekintjük át. A fázisváltás az anyag egyik állapotból a másikba történő átmenetét jelenti. A leggyakoribb fázisátalakulások a víz különböző állapotaiban figyelhetők meg. Néhány példa erre a folyékony víz fagyasztása jéggé, vagy a folyékony víz forralása gázzá. Mint láthatjuk, a hőnek nagy szerepe van abban, hogy az anyag egyik fázisból a másikba változik.
A látens hő definíciója:
Normális esetben, amikor hőenergiát adunk vagy veszünk el valamilyen tárgyból, a tárgy hőmérséklete megváltozik. A fázisváltások során azonban egy tárgy hőmérséklete állandó marad. Ennek az az oka, hogy egy tárgy fázisváltásához energiára van szükség.
Ezért a látens hő az a tömegegységre jutó hőenergia, amely a fázisváltáshoz szükséges. Ha az anyagokat molekuláris szinten vizsgáljuk, a gáznemű molekuláknak több rezgése lesz, mint a folyékony molekuláknak.
Ezért, amikor hőt adunk egy folyadékhoz, valójában a molekulák rezgését idézzük elő. A látens hő lesz az az energia, amely a molekulák mozgásának megváltoztatásához szükséges. Minden anyagnak egyedi látens hőértéke van.
A látens hő képlete:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Ahol,
Q = hőmennyiség
M = az anyag tömege
Ez az egyenlet azt mondja ki, hogy mekkora Q hőt kell hozzáadni vagy elvenni ahhoz, hogy egy m tömegű tárgy fázist változtasson. Az egyéni látens hőt L-el jelöljük. A látens hő mértékegysége \(Jkg^{-1}.\)
A látens hő értéke változó. A bekövetkező fázisátalakulás jellegétől függ:
- A fúzió látens hője a folyadékból szilárddá válást jelenti.
- A párolgás látens hője a folyadékból gázzá válást jelenti.
- A szublimáció látens hője a szilárdból gázzá válást jelenti.
Megoldott példák
Q.1: Számítsuk ki 10 kg anyag látens hőjét, ha a fázisátalakuláshoz szükséges hőmennyiség 300 kcal.
megoldás:
A megadott paraméterek a következők:
Q = 300 kcal
M = 10 kg
A látens hő képlete a következő:
L = \(\frac{Q}{ M}\)
= \(\frac {300}{5}\)
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Ezért a látens hő 60 \(KcalKg{-1}\)