Какво измерва латентната топлина на изпаряване?

Латентната топлина на изпаряване е количеството топлинна енергия, което трябва да се добави към течността при точката на кипене, за да се изпари. Топлината се нарича латентна, тъй като не загрява течността. Той просто преодолява междумолекулните сили, присъстващи в течността и задържайки молекулите заедно, предотвратявайки излизането им като газ. Когато към течността се добави достатъчно топлинна енергия, за да се разрушат междумолекулните сили, молекулите са свободни да напуснат повърхността на течността и да се превърнат в парно състояние на нагрявания материал.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Латентната топлина на изпаряване не загрява течността, а по-скоро разкъсва междумолекулните връзки, за да позволи образуването на състоянието на парите на материала. Молекулите на течностите са свързани с междумолекулни сили, които им пречат да станат газ, когато течността достигне точката си на кипене. Количеството топлинна енергия, което трябва да се добави за разкъсване на тези връзки, е скритата топлина на изпаряване.

Молекулите на течността могат да изпитат четири вида междумолекулни сили, които задържат молекулите заедно и влияят върху топлината на изпаряване. Тези сили, които образуват връзки в течни молекули, се наричат ​​сили на Ван дер Ваалс след холандския физик Йоханес ван дер Ваалс, който разработи уравнение на състоянието за течности и газове.

Полярните молекули имат леко положителен заряд от единия край на молекулата и леко отрицателен заряд от другия край. Те се наричат ​​диполи и могат да образуват няколко вида междумолекулни връзки. Диполите, които включват водороден атом, могат да образуват водородни връзки. Неутралните молекули могат да станат временни диполи и да изпитат сила, наречена дисперсионна сила в Лондон. Прекъсването на тези връзки изисква енергия, съответстваща на топлината на изпаряване.

Водородната връзка е дипол-диполна връзка, която включва водороден атом. Водородните атоми образуват особено силни връзки, тъй като водородният атом в молекулата е протон без вътрешна обвивка от електрони, която позволява на положително заредения протон да се доближи до отрицателно зареден дипол отблизо. Електростатичната сила на привличане на протона към отрицателния дипол е сравнително висока и получената връзка е най-силната от четирите междумолекулни връзки на течност.

Когато положително зареденият край на полярна молекула се свързва с отрицателно заредения край на друга молекула, това е дипол-диполна връзка. Течностите, съставени от диполни молекули, непрекъснато образуват и разкъсват дипол-диполни връзки с множество молекули. Тези облигации са вторият най-силен от четирите вида.

Когато диполна молекула се приближи до неутрална молекула, неутралната молекула става леко заредена в точката, която е най-близо до диполната молекула. Положителните диполи индуцират отрицателен заряд в неутралната молекула, докато отрицателните диполи индуцират положителен заряд. Получените противоположни заряди се привличат и създадената слаба връзка се нарича дипол-индуцирана диполна връзка.

Когато две неутрални молекули станат временни диполи, тъй като техните електрони случайно са събрани от едната страна, двете молекули може да образува слаба временна електростатична връзка с положителната страна на една молекула, привлечена към отрицателната страна на друга молекула. Тези сили се наричат ​​лондонски дисперсионни сили и те образуват най-слабата от четирите типа междумолекулни връзки на течност.

Когато течността има много силни връзки, молекулите са склонни да останат заедно и латентната топлина на изпаряване се повишава. Например, водата има диполни молекули с кислороден атом, отрицателно зареден, а водородните атоми положително заредени. Молекулите образуват силни водородни връзки и водата има съответно висока латентна топлина на изпаряване. Когато няма силни връзки, нагряването на течност може лесно да освободи молекулите, за да образуват газ, а латентната топлина на изпаряване е ниска.