מה מודד חום האידוי הסמוי?

חום האידוי הסמוי הוא כמות אנרגיית החום שיש להוסיף לנוזל בנקודת הרתיחה כדי לאדות אותו. החום נקרא סמוי מכיוון שהוא אינו מחמם את הנוזל. הוא רק מתגבר על הכוחות הבין-מולקולריים הקיימים בנוזל ומחזיקים את המולקולות, ומונעים מהם לברוח כגז. כאשר מוסיפים לנוזל אנרגיית חום מספקת כדי לשבור את הכוחות הבין מולקולריים, המולקולות חופשיות לעזוב את פני הנוזל ולהפוך למצב האדים של החומר המחומם.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

חום האידוי הסמוי אינו מחמם את הנוזל אלא שובר קשרים בין מולקולריים כדי לאפשר היווצרות מצב האדים של החומר. מולקולות הנוזלים קשורות בכוחות בין-מולקולריים המונעים מהן להפוך לגז כאשר הנוזל מגיע לנקודת הרתיחה שלו. כמות אנרגיית החום שיש להוסיף על מנת לשבור את הקשרים הללו היא חום ההתאדות הסמוי.

מולקולות הנוזל יכולות לחוות ארבעה סוגים של כוחות בין-מולקולריים המחזיקים את המולקולות יחד ומשפיעים על חום האידוי. כוחות אלה היוצרים קשרים במולקולות נוזליות נקראים כוחות ואן דר וואלס על שם הפיזיקאי ההולנדי יוהנס ואן דר וואלס שפיתח משוואת מצב לנוזלים וגזים.

למולקולות קוטביות יש מטען חיובי מעט בקצה אחד של המולקולה ומטען מעט שלילי בקצה השני. הם נקראים דיפולות, והם יכולים ליצור כמה סוגים של קשרים בין-מולקולריים. דיפולות הכוללות אטום מימן יכולות ליצור קשרי מימן. מולקולות ניטרליות יכולות להפוך לדיפולות זמניות ולחוות כוח הנקרא כוח הפיזור הלונדוני. שבירת קשרים אלה דורשת אנרגיה המתאימה לחום האידוי.

קשר מימן הוא קשר דיפול-דיפול הכולל אטום מימן. אטומי מימן יוצרים קשרים חזקים במיוחד מכיוון שאטום המימן במולקולה הוא פרוטון ללא קליפה פנימית של אלקטרונים, המאפשרת לפרוטון הטעון החיובי להתקרב לדיפול טעון שלילי מקרוב. כוח המשיכה האלקטרוסטטי של הפרוטון לדיפול השלילי הוא גבוה יחסית, והקשר שנוצר הוא החזק ביותר מבין ארבעת הקשרים הבין-מולקולריים של נוזל.

כאשר הקצה הטעון החיובי של מולקולה קוטבית נקשר לקצה המטען השלילי של מולקולה אחרת, זהו קשר דיפול-דיפול. נוזלים המורכבים ממולקולות דיפול נוצרים ופורצים ברציפות קשרים דיפול-דיפול עם מולקולות מרובות. אגרות חוב אלה הן השנייה בחזקה מבין ארבעת הסוגים.

כאשר מולקולת דיפול מתקרבת למולקולה ניטרלית, המולקולה הנייטרלית נעשית טעונה מעט בנקודה הקרובה ביותר למולקולת הדיפול. דיפולנים חיוביים גורמים למטען שלילי במולקולה הניטרלית ואילו דיפולנים שליליים גורמים למטען חיובי. המטענים ההפוכים וכתוצאה מכך מושכים, והקשר החלש שנוצר נקרא קשר דיפול המושרה על ידי דיפול.

כששתי מולקולות נייטרליות הופכות לדיפולות זמניות מכיוון שהאלקטרונים שלהן נאספו במקרה מצד אחד, שתי המולקולות עלול ליצור קשר אלקטרוסטטי זמני חלש עם הצד החיובי של מולקולה אחת הנמשך לצד השלילי של אחר מולקולה. כוחות אלה נקראים כוחות פיזור לונדוניים, והם מהווים את החלש ביותר מבין ארבעת סוגי הקשרים הבין-מולקולריים של נוזל.

כאשר לנוזל יש קשרים חזקים רבים, המולקולות נוטות להישאר יחד, וחום האידוי הסמוי מוגבה. במים, למשל, יש מולקולות דיפול עם אטום החמצן טעון שלילית ואטומי המימן טעונים באופן חיובי. המולקולות יוצרות קשרי מימן חזקים, ולמים יש חום אידוי סמוי גבוה בהתאמה. כאשר אין קשרים חזקים, חימום נוזל יכול לשחרר בקלות את המולקולות ליצירת גז, וחום האידוי הסמוי נמוך.