Warmte is een belangrijke component van faseveranderingen. Latente warmte is bekend als de warmte die nodig is om een vaste stof om te zetten in een vloeibare of dampvormige fase. Afhankelijk van de fase heeft het verschillende namen zoals de condensatiewarmte, de verdampingswarmte, enz. Soms is het de hoeveelheid geabsorbeerde of afgegeven warmte-energie voor een faseverandering. In dit onderwerp zullen we het concept van latente warmte en de formule van latente warmte met voorbeelden behandelen. Laten we het concept leren kennen!
Bron:en.wikipedia.org
Latente-warmteformule
Concept van faseverandering:
Water koken is niet zo eenvoudig als gewoon de kachel aanzetten. Als we warmte op het water toepassen, stijgt de temperatuur tot het 100 graden Celsius bereikt. Het water blijft op deze temperatuur totdat al het water van vloeibaar in gas is veranderd.
Tijdens dit proces blijven we warmte-energie aan het water toevoegen, maar toch neemt de temperatuur niet toe. Deze extra energie geeft aanleiding tot het begrip latente warmte.
Voor een beter begrip, bekijken we eerst het begrip faseverandering. Faseverandering is een verandering van materie van de ene toestand in een andere. De meest voorkomende faseveranderingen worden waargenomen in de verschillende toestanden van water. Enkele voorbeelden zijn het bevriezen van vloeibaar water om ijs te vormen of het koken van vloeibaar water om een gas te vormen. Zoals we kunnen zien, speelt warmte een belangrijke rol bij het veranderen van de materie van de ene fase in een andere.
Definitie van latente warmte:
Normaal gesproken, wanneer we warmte-energie aan een voorwerp toevoegen of onttrekken, verandert de temperatuur van het voorwerp. Maar tijdens de faseveranderingen blijft de temperatuur van een voorwerp constant. Dit komt doordat er energie nodig is om een voorwerp van fase te laten veranderen.
Daarom is latente warmte de warmte-energie per massaeenheid die nodig is om een faseverandering te laten plaatsvinden. Als we de stoffen op moleculair niveau beschouwen, zullen gasmoleculen meer trilling vertonen dan de vloeibare moleculen.
Dus, als we warmte toevoegen aan een vloeistof, brengen we de moleculen in feite in trilling. De latente warmte zal de energie zijn die nodig is om de moleculaire beweging te veranderen. Elke stof heeft een unieke waarde voor de latente warmte.
De formule voor latente warmte:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Waar,
Q = hoeveelheid warmte
M = massa van de stof
Deze vergelijking stelt dat de warmte Q die moet worden toegevoegd of verwijderd om een voorwerp met massa m van fase te laten veranderen. De individuele latente warmte duiden we aan met L. De eenheid van latente warmte is (Jkg^{-1}.²)
De waarde van de latente warmte is variabel. Zij hangt af van de aard van de faseverandering die plaatsvindt:
- De latente warmte van fusie betekent de verandering van vloeibaar naar vast.
- De latente warmte van verdamping betekent de verandering van vloeibaar naar gas.
- De latente warmte van sublimatie betekent de verandering van vast naar gas.
Oplossingsvoorbeelden
Q.1: Bereken de latente warmte van 10 kg stof als de hoeveelheid warmte voor een faseverandering 300 kcal is.
Oplossing:
Gegeven parameters zijn,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
Formule voor latente warmte is:
L = \(\frac{Q}{ M})
= \(\frac{300}{5})
= \(60 KcalKg^{-1}g ²)
Daaruit volgt een latente warmte van 60 ²(KcalKg{-1})