ความร้อนแฝง vs ความร้อนจำเพาะ
ความร้อนแฝง
เมื่อสารผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟส พลังงานจะถูกดูดซับหรือปล่อยเป็นความร้อน ความร้อนแฝงคือความร้อนที่ถูกดูดซับหรือปล่อยออกจากสารในระหว่างการเปลี่ยนเฟส การเปลี่ยนแปลงความร้อนนี้ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเมื่อถูกดูดซับหรือปล่อยออกมา ความร้อนแฝงทั้งสองรูปแบบคือความร้อนแฝงของการหลอมรวมและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวเกิดขึ้นระหว่างการหลอมเหลวหรือการแช่แข็ง และความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจะเกิดขึ้นระหว่างการเดือดหรือการกลั่นตัว การเปลี่ยนเฟสจะปล่อยความร้อน (คายความร้อน) เมื่อเปลี่ยนก๊าซเป็นของเหลวหรือของเหลวเป็นของแข็งการเปลี่ยนเฟสดูดซับพลังงาน/ความร้อน (ดูดความร้อน) เมื่อเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวหรือของเหลวเป็นแก๊ส ตัวอย่างเช่น ในสถานะไอ โมเลกุลของน้ำมีพลังสูง และไม่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล พวกมันเคลื่อนที่เป็นโมเลกุลของน้ำเดี่ยว เมื่อเทียบกับสิ่งนี้ โมเลกุลของน้ำในสถานะของเหลวจะมีพลังงานต่ำ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลของน้ำบางชนิดสามารถหลบหนีไปสู่สถานะไอได้หากมีพลังงานจลน์สูง ที่อุณหภูมิปกติจะเกิดความสมดุลระหว่างสถานะไอและสถานะของเหลวของโมเลกุลของน้ำ เมื่อให้ความร้อน โมเลกุลของน้ำส่วนใหญ่จะถูกปล่อยสู่สถานะไอที่จุดเดือด ดังนั้น เมื่อโมเลกุลของน้ำระเหย พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำจะต้องแตกออก ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีพลังงาน และพลังงานนี้เรียกว่าความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ สำหรับน้ำ การเปลี่ยนแปลงเฟสนี้จะเกิดขึ้นที่ 100 oC (จุดเดือดของน้ำ) อย่างไรก็ตาม เมื่อการเปลี่ยนแปลงเฟสนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมินี้ พลังงานความร้อนจะถูกดูดซับโดยโมเลกุลของน้ำเพื่อทำลายพันธะ แต่มันจะไม่เพิ่มอุณหภูมิให้มากขึ้น
ความร้อนแฝงจำเพาะ หมายถึง ปริมาณพลังงานความร้อนที่จำเป็นในการแปลงเฟสให้สมบูรณ์เป็นอีกเฟสหนึ่งของมวลของสาร
ความร้อนเฉพาะ
ความจุความร้อนขึ้นอยู่กับปริมาณของสาร ความร้อนจำเพาะหรือความจุความร้อนจำเพาะคือความจุความร้อนที่ไม่ขึ้นกับปริมาณของสาร สามารถกำหนดเป็น "ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของสารหนึ่งกรัมโดยหนึ่งองศาเซลเซียส (หรือหนึ่งเคลวิน) ที่ความดันคงที่" หน่วยของความร้อนจำเพาะคือ Jg-1oC-1 ความร้อนจำเพาะของน้ำสูงมาก มีค่า 4.186 Jg -1oC-1 หมายถึง เพิ่มอุณหภูมิ 1 oC ของน้ำ 1 กรัม พลังงานความร้อน 4.186 J มันจำเป็น. คุณค่าที่สูงนี้ต้องเผชิญกับบทบาทของน้ำในการควบคุมความร้อน ในการค้นหาความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิจาก t1 ถึง t2 ของมวลสารบางตัวตามสมการสามารถใช้
q=m x s x ∆t
q=ความร้อนที่ต้องการ
m=มวลของสาร
∆t=t1-t2
อย่างไรก็ตาม สมการข้างต้นใช้ไม่ได้หากปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟส ตัวอย่างเช่น ใช้ไม่ได้เมื่อน้ำเข้าสู่เฟสแก๊ส (ที่จุดเดือด) หรือเมื่อน้ำแข็งกลายเป็นน้ำแข็ง (ที่จุดหลอมเหลว) เนื่องจากความร้อนที่เพิ่มหรือนำออกระหว่างการเปลี่ยนเฟสจะไม่ทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
ความร้อนแฝงและความร้อนจำเพาะแตกต่างกันอย่างไร
• ความร้อนแฝงคือพลังงานที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาเมื่อสารอยู่ระหว่างการเปลี่ยนเฟส ความร้อนจำเพาะคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้อุณหภูมิของสารหนึ่งกรัมสูงขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียส (หรือหนึ่งเคลวิน) ที่ความดันคงที่
• ความร้อนจำเพาะไม่มีผลเมื่อสารอยู่ระหว่างการเปลี่ยนเฟส
• ความร้อนจำเพาะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยที่ความร้อนแฝงไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ