Teplo je důležitou složkou fázových změn. Latentní teplo je známo jako teplo potřebné k přeměně pevné látky na kapalnou nebo parní fázi. Podle fáze má různé názvy, například teplo kondenzace, teplo vypařování atd. Někdy se jedná o množství tepelné energie pohlcené nebo uvolněné při fázové změně. V tomto tématu se budeme zabývat pojmem latentní teplo a vzorcem latentního tepla s příklady. Pojďme se s tímto pojmem seznámit!
Zdroj:cs.wikipedia.org
Vzorce latentního tepla
Pojmy fázové změny:
Vaření vody není tak jednoduché jako pouhé zapnutí sporáku. Když na vodu působíme teplem, její teplota se zvyšuje, až dosáhne 100 stupňů Celsia. Voda zůstane na této teplotě tak dlouho, dokud se celá voda nezmění z kapaliny na plyn.
Během tohoto procesu stále přidáváme vodě tepelnou energii, ale teplota se stále nezvyšuje. Tato dodatečná energie dává vzniknout pojmu latentní teplo.
Pro lepší pochopení si nejprve zopakujeme pojem fázové změny. Fázovou změnou se rozumí změna skupenství hmoty z jednoho stavu do druhého. Nejčastěji se s fázovými změnami setkáváme u různých stavů vody. Příkladem může být zmrazení kapalné vody za vzniku ledu nebo vaření kapalné vody za vzniku plynu. Jak můžeme říci, teplo hraje hlavní roli při změně hmoty z jedné fáze do druhé.
Definice latentního tepla:
Obvykle, když přidáváme nebo odebíráme tepelnou energii nějakému objektu, mění se teplota objektu. Při fázových změnách však teplota objektu zůstává konstantní. Důvodem je skutečnost, že ke změně fáze objektu je zapotřebí energie.
Latentní teplo je tedy tepelná energie na jednotku hmotnosti potřebná k tomu, aby došlo ke změně fáze. Uvažujeme-li o látkách na molekulární úrovni, budou mít plynné molekuly větší vibrace než molekuly kapaliny.
Přidáváme-li tedy kapalině teplo, způsobujeme vlastně vibrace molekul. Latentní teplo bude představovat energii potřebnou ke změně pohybu molekul. Každá látka má jedinečnou hodnotu latentního tepla.
Vzorec pro latentní teplo:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Kde,
Q = množství tepla
M = hmotnost látky
Tato rovnice říká, že teplo Q, které je třeba přidat nebo odebrat, aby objekt o hmotnosti m změnil fáze. Jednotlivé latentní teplo označujeme L. Jednotkou latentního tepla je \(Jkg^{-1}.\)
Velikost latentního tepla je proměnná. Závisí na povaze probíhající fázové změny:
- Latentní teplo tání znamená změnu z kapaliny na pevnou látku.
- Latentní teplo vypařování znamená změnu z kapaliny na plyn.
- Latentní teplo sublimace znamená změnu z pevné látky na plyn.
Řešené příklady
Q.1. Jaká je hodnota latentního tepla? Vypočítejte latentní teplo 10 kg látky, jestliže množství tepla pro fázovou změnu je 300 kcal.
Řešení:
Dané parametry jsou,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
Vzorec pro latentní teplo je:
L = \(\frac{Q}{ M}\)
= \(\frac {300}{5}\)
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Takže latentní teplo bude 60 \(KcalKg{-1}\)