Latentinė garavimo šiluma yra šilumos energijos kiekis, kurį reikia įpilti į skystį virimo temperatūroje, kad jis išgaruotų. Šiluma vadinama latentine, nes ji nešildo skysčio. Jis tik įveikia skystyje esančias ir molekules kartu laikančias tarpmolekulines jėgas, neleisdamas joms pabėgti kaip dujoms. Kai į skystį pridedama pakankamai šilumos energijos, kad būtų galima nutraukti tarpmolekulines jėgas, molekulės gali laisvai palikti skysčio paviršių ir tapti kaitinamos medžiagos garų būsena.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Latentinė garavimo šiluma skysčio nešildo, greičiau nutraukia tarpmolekulinius ryšius, kad susidarytų medžiagos garų būsena. Skysčių molekules sieja tarpmolekulinės jėgos, kurios neleidžia joms tapti dujomis, kai skystis pasiekia virimo tašką. Šilumos energijos kiekis, kuris turi būti pridėtas, kad nutrūktų šios jungtys, yra latentinė garavimo šiluma.
Tarpmolekulinės obligacijos skysčiuose
Skysčio molekulės gali patirti keturių rūšių tarpmolekulines jėgas, kurios sulaiko molekules kartu ir veikia garavimo šilumą. Šios jėgos, sudarančios ryšius skystose molekulėse, vadinamos Van der Waalso jėgomis pagal olandų fiziką Johannesą van der Waalsą, sukūrusį skysčių ir dujų būsenos lygtį.
Poliarinės molekulės turi šiek tiek teigiamą krūvį viename molekulės gale ir šiek tiek neigiamą krūvį kitame gale. Jie vadinami dipoliais, ir jie gali suformuoti kelių tipų tarpmolekulinius ryšius. Dipoliuose, kuriuose yra vandenilio atomas, gali susidaryti vandenilio jungtys. Neutralios molekulės gali tapti laikinais dipoliais ir patirti jėgą, vadinamą Londono dispersijos jėga. Šiems ryšiams nutraukti reikalinga energija, atitinkanti garavimo šilumą.
Vandenilio obligacijos
Vandenilio ryšys yra dipolio-dipolio ryšys, apimantis vandenilio atomą. Vandenilio atomai sudaro ypač stiprias jungtis, nes molekulėje esantis vandenilio atomas yra protonas be vidinis elektronų apvalkalas, leidžiantis teigiamai įkrautam protonui priartėti prie neigiamai įkrauto dipolio glaudžiai. Elektrono statinio jėga, susijusi su protono pritraukimu prie neigiamo dipolio, yra palyginti didelė, o susidariusi jungtis yra stipriausia iš keturių tarpmolekulinių skysčio jungčių.
Dipolio-dipolio obligacijos
Kai teigiamai įkrautas polinės molekulės galas susijungia su neigiamai įkrautu kitos molekulės galu, tai yra dipolio ir dipolio jungtys. Skysčiai, sudaryti iš dipolio molekulių, nuolat formuoja ir nutraukia dipolio-dipolio ryšius su keliomis molekulėmis. Šios obligacijos yra antros stipriausios iš keturių rūšių.
Dipolio sukeltos dipolio jungtys
Kai dipolio molekulė artėja prie neutralios molekulės, neutrali molekulė tampa šiek tiek įkrauta toje vietoje, kuri yra arčiausiai dipolio molekulės. Teigiami dipoliai sukelia neigiamą krūvį neutralioje molekulėje, o neigiami dipoliai - teigiamą krūvį. Susidarę priešingi krūviai traukia, o sukurtas silpnas ryšys vadinamas dipolio sukeltu dipolio ryšiu.
Londono dispersijos pajėgos
Kai dvi neutralios molekulės tampa laikinais dipoliais, nes jų elektronai atsitiktinai surenka iš vienos pusės, abi molekulės gali suformuoti silpną laikiną elektrostatinį ryšį su vienos molekulės teigiamąja puse, pritraukta į kitos neigiamą pusę molekulė. Šios jėgos vadinamos Londono dispersijomis jėgomis ir jos sudaro silpniausią iš keturių skysčio tarpmolekulinių ryšių tipų.
Obligacijos ir garavimo šiluma
Kai skystis turi daug stiprių jungčių, molekulės linkusios likti kartu, o latentinė garavimo šiluma yra padidėjusi. Pavyzdžiui, vandenyje yra dipolio molekulių, kurių deguonies atomas yra neigiamai įkrautas, o vandenilio atomai - teigiamai. Molekulės sudaro stiprius vandenilio ryšius, o vanduo turi atitinkamai didelę latentinę garavimo šilumą. Kai nėra stiprių ryšių, skysčio kaitinimas gali lengvai išlaisvinti molekules, kad susidarytų dujos, o latentinė garavimo šiluma yra maža.