潜熱

潜熱とは、温度を変えずに起こる物理的状態 (相) の変化の際に物質が吸収または放出するエネルギーのことである。 固体を溶かしたり液体を凍らせたりするときの潜熱を融解熱、液体や固体を気化させたり蒸気を凝縮させたりするときの潜熱を気化熱と呼ぶ。

melting ice cubes

たとえば、鍋に水を入れて沸騰させると、最後の一滴まで温度が100℃のままですが、これは液体に加わるすべての熱が気化潜熱として吸収されて蒸発する蒸気分子により運ばれるためです。 同様に、氷は溶けても0℃のままであり、融解潜熱でできた液体の水も0℃のままである。 0℃の水の融解熱は1gあたり約334ジュール（79.7カロリー）、100℃の気化熱は1gあたり約2,230ジュール（533カロリー）である。

潜熱は、物質中の原子や分子を結びつけている力に打ち勝つために必要な仕事である。 結晶性固体の規則正しい構造は、個々の原子が結晶格子の平均位置に対してわずかに振動する引力によって維持されています。 温度が上昇するにつれて、この運動はますます激しくなり、融点に達すると、引力はもはや結晶格子の安定性を維持するのに十分ではなくなってしまう。 しかし、さらに乱れた液体状態に移行するためには、一定の温度で熱（融解潜熱）を加えなければならない。この状態では、個々の粒子はもはや固定された格子位置に保持されず、液体中を自由に動き回る。 液体は気体とは異なり、粒子間の引力は長距離秩序を維持するのに十分であり、液体にはある程度の凝集力が備わっている。 温度がさらに上昇すると、第二の転移点（沸点）に到達し、長距離秩序が不安定になり、蒸気や気体が占める体積がはるかに大きくなり、粒子の独立した運動が相対的に重要になる。

潜熱は、1 つの物質の固相、液相、および気相の間の変化以外のプロセスと関連しています。

潜熱は、1つの物質の固相・液相・気相の間の変化以外の過程にも関係します。多くの固体は異なる結晶状態で存在し、これらの間の遷移は一般に潜熱の吸収または発生を伴います。 ある物質を別の物質に溶かす過程では、しばしば熱が発生する。溶解過程が厳密に物理的な変化である場合、その熱は潜熱である。 しかし、化学変化を伴う場合もあり、その場合は化学反応に伴う熱が熱の一部となる。

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