Latentní teplo

Latentní teplo, energie absorbovaná nebo uvolněná látkou při změně jejího fyzikálního stavu (fáze), ke které dochází beze změny její teploty. Latentní teplo spojené s tavením pevné látky nebo mrznutím kapaliny se nazývá teplo tání; teplo spojené s vypařováním kapaliny nebo pevné látky nebo kondenzací páry se nazývá teplo vypařování. Latentní teplo se obvykle vyjadřuje jako množství tepla (v jednotkách joulů nebo kalorií) na mol nebo jednotku hmotnosti látky, která prochází změnou skupenství.

Příklad když se hrnec s vodou udržuje ve varu, teplota zůstává na 100 °C (212 °F), dokud se nevypaří poslední kapka, protože veškeré teplo, které se do kapaliny přidává, je absorbováno jako latentní teplo vypařování a odváděno unikajícími molekulami páry. Podobně při tání ledu zůstává teplota 0 °C (32 °F) a kapalná voda, která vzniká s latentním teplem tání, má rovněž teplotu 0 °C. Teplo tání vody při 0 °C je přibližně 334 joulů (79,7 kalorií) na gram a teplo vypařování při 100 °C je přibližně 2230 joulů (533 kalorií) na gram. Protože je vypařovací teplo tak velké, nese pára velké množství tepelné energie, která se uvolňuje při kondenzaci, což z vody činí vynikající pracovní kapalinu pro tepelné motory.

Latentní teplo vzniká z práce potřebné k překonání sil, které drží pohromadě atomy nebo molekuly v materiálu. Pravidelnou strukturu krystalické pevné látky udržují přitažlivé síly mezi jejími jednotlivými atomy, které mírně oscilují kolem svých průměrných poloh v krystalové mřížce. S rostoucí teplotou jsou tyto pohyby stále prudší, až při teplotě tání přestanou přitažlivé síly stačit k udržení stability krystalové mřížky. Je však třeba přidat další teplo (latentní teplo tání) (při konstantní teplotě), aby se uskutečnil přechod do ještě neuspořádanějšího kapalného stavu, ve kterém již jednotlivé částice nejsou udržovány v pevných polohách mřížky, ale mohou se v kapalině volně pohybovat. Kapalina se od plynu liší tím, že přitažlivé síly mezi částicemi jsou stále dostatečné k udržení uspořádání na dlouhé vzdálenosti, které kapalině propůjčuje určitý stupeň soudržnosti. Při dalším zvyšování teploty se dosáhne druhého přechodného bodu (bodu varu), kdy se uspořádání na dlouhé vzdálenosti stává nestabilním ve srovnání s do značné míry nezávislými pohyby částic v mnohem větším objemu, který zaujímá pára nebo plyn. Opět je třeba přidat další teplo (latentní teplo vypařování), aby se porušil dálkový řád kapaliny a uskutečnil se přechod do značně neuspořádaného plynného stavu.

Latentní teplo je spojeno s jinými procesy než se změnami mezi pevnou, kapalnou a parní fází jedné látky. Mnoho pevných látek existuje v různých krystalických modifikacích a přechody mezi nimi obvykle zahrnují absorpci nebo vývin latentního tepla. Proces rozpouštění jedné látky v druhé často zahrnuje teplo; pokud je proces rozpouštění čistě fyzikální změnou, jedná se o latentní teplo. Někdy je však tento proces doprovázen chemickou změnou a součástí tepla je teplo spojené s chemickou reakcí. Viz také tavení.