Latente Hitze vs. Spezifische Hitze
Latente Hitze
Wenn eine Substanz eine Phasenänderung erfährt, wird die Energie absorbiert oder als Wärme abgegeben. Latentwärme ist die Wärme, die von einem Stoff während eines Phasenwechsels aufgenommen oder abgegeben wird. Diese Wärmeänderungen verursachen keine Temperaturänderungen, da sie absorbiert oder abgegeben werden. Die zwei Formen latenter Wärme sind die latente Schmelzwärme und die latente Verdampfungswärme. Latente Schmelzwärme entsteht beim Schmelzen oder Gefrieren, latente Verdampfungswärme entsteht beim Sieden oder Kondensieren. Der Phasenwechsel setzt Wärme (exotherm) frei, wenn Gas in Flüssigkeit oder Flüssigkeit in Feststoff umgewandelt wird. Der Phasenwechsel absorbiert Energie/Wärme (endotherm) beim Übergang von fest zu flüssig oder flüssig zu gasförmig. Beispielsweise sind Wassermoleküle im Dampfzustand hochenergetisch und es gibt keine intermolekularen Anziehungskräfte. Sie bewegen sich als einzelne Wassermoleküle herum. Im Vergleich dazu haben Wassermoleküle im flüssigen Zustand niedrige Energien. Einige Wassermoleküle können jedoch in den Dampfzustand entweichen, wenn sie eine hohe kinetische Energie haben. Bei normaler Temperatur besteht ein Gleichgewicht zwischen dem Dampfzustand und dem flüssigen Zustand der Wassermoleküle. Beim Erhitzen werden am Siedepunkt die meisten Wassermoleküle in den Dampfzustand freigesetzt. Wenn also Wassermoleküle verdampfen, müssen die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen aufgebrochen werden. Dafür wird Energie benötigt, und diese Energie wird als latente Verdampfungswärme bezeichnet. Bei Wasser tritt dieser Phasenwechsel bei 100 oC (Siedepunkt von Wasser) auf. Wenn dieser Phasenwechsel jedoch bei dieser Temperatur auftritt, wird Wärmeenergie von Wassermolekülen absorbiert, um die Bindungen aufzubrechen, aber es wird die Temperatur nicht weiter erhöhen.
Spezifische latente Wärme bedeutet die Menge an Wärmeenergie, die benötigt wird, um eine Phase vollständig in eine andere Phase einer Masseneinheit einer Substanz umzuwandeln.
Spezifische Hitze
Die Wärmekapazität ist abhängig von der Stoffmenge. Spezifische Wärme oder spezifische Wärmekapazität (s) ist die Wärmekapazität, die unabhängig von der Stoffmenge ist. Sie kann definiert werden als „die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Gramms einer Substanz bei konstantem Druck um ein Grad Celsius (oder ein Kelvin) zu erhöhen“. Die Einheit der spezifischen Wärme ist Jg-1oC-1 Die spezifische Wärme von Wasser ist mit 4,186 Jg sehr hoch. -1oC-1 Das bedeutet, um 1 oC von 1 g Wasser zu erwärmen, 4,186 J Wärmeenergie wird gebraucht. Diesem hohen Stellenwert kommt die Rolle des Wassers bei der Wärmeregulierung zugute. Um die Wärme zu finden, die benötigt wird, um die Temperatur von t1 auf t2 einer bestimmten Masse einer Substanz zu erhöhen, kann die folgende Gleichung verwendet werden.
q=m x s x ∆t
q=benötigte Wärme
m=Masse des Stoffes
∆t=t1-t2
Die obige Gleichung gilt jedoch nicht, wenn die Reaktion eine Phasenänderung beinh altet. Sie gilt beispielsweise nicht, wenn das Wasser in die Gasphase übergeht (am Siedepunkt) oder wenn das Wasser zu Eis gefriert (am Schmelzpunkt). Dies liegt daran, dass die während des Phasenwechsels hinzugefügte oder entfernte Wärme die Temperatur nicht ändert.
Was ist der Unterschied zwischen latenter Wärme und spezifischer Wärme?
• Latentwärme ist die Energie, die absorbiert oder freigesetzt wird, wenn eine Substanz eine Phasenänderung erfährt. Spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Gramms eines Stoffes um ein Grad Celsius (oder ein Kelvin) bei konstantem Druck zu erhöhen.
• Spezifische Wärme tritt nicht auf, wenn eine Substanz einen Phasenwechsel durchmacht.
• Spezifische Wärme verursacht Temperaturänderungen, während bei latenter Wärme keine Temperaturänderung stattfindet.
