Ko mēra latentais iztvaikošanas siltums?

Latentais iztvaikošanas siltums ir siltumenerģijas daudzums, kas viršanas temperatūrā jāpievieno šķidrumam, lai to iztvaikotu. Siltumu sauc par latentu, jo tas nesilda šķidrumu. Tas tikai pārvar starpmolekulāros spēkus, kas atrodas šķidrumā un satur molekulas kopā, neļaujot tiem izkļūt kā gāzei. Kad šķidrumam tiek pievienots pietiekami daudz siltumenerģijas, lai pārtrauktu starpmolekulāros spēkus, molekulas var brīvi atstāt šķidruma virsmu un kļūt par sildāmā materiāla tvaika stāvokli.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Latentais iztvaikošanas siltums nesilda šķidrumu, bet drīzāk pārtrauc starpmolekulārās saites, lai ļautu veidoties materiāla tvaika stāvoklim. Šķidrumu molekulas saista starpmolekulāri spēki, kas neļauj tām kļūt par gāzi, kad šķidrums sasniedz viršanas temperatūru. Siltuma enerģijas daudzums, kas jāpievieno, lai pārrautu šīs saites, ir latentais iztvaikošanas siltums.

Šķidruma molekulas var piedzīvot četrus starpmolekulāro spēku veidus, kas satur molekulas kopā un ietekmē iztvaikošanas siltumu. Šie spēki, kas veido saites šķidrās molekulās, tiek saukti par Van der Waals spēkiem pēc holandiešu fiziķa Johannes van der Waals, kurš izstrādāja šķidrumu un gāzu stāvokļa vienādojumu.

Polārajām molekulām vienā molekulas galā ir nedaudz pozitīvs lādiņš, bet otrā - nedaudz negatīvs lādiņš. Tos sauc par dipoliem, un tie var veidot vairāku veidu starpmolekulāras saites. Dipoli, kas ietver ūdeņraža atomu, var veidot ūdeņraža saites. Neitrālās molekulas var kļūt par pagaidu dipolēm un piedzīvot spēku, ko sauc par Londonas dispersijas spēku. Lai pārrautu šīs saites, nepieciešama enerģija, kas atbilst iztvaikošanas siltumam.

Ūdeņraža saite ir dipola-dipola saite, kurā iesaistīts ūdeņraža atoms. Ūdeņraža atomi veido īpaši spēcīgas saites, jo ūdeņraža atoms molekulā ir protons bez elektronu iekšējais apvalks, kas pozitīvi lādētajam protonam ļauj tuvoties negatīvi lādētam dipolam cieši. Protona elektrostatiskais spēks negatīvajam dipolam ir salīdzinoši augsts, un iegūtā saite ir spēcīgākā no četrām šķidruma starpmolekulārajām saitēm.

Kad pozitīvi uzlādēts polārās molekulas gals savienojas ar citas molekulas negatīvi lādēto galu, tā ir dipola-dipola saite. Šķidrumi, kas sastāv no dipola molekulām, nepārtraukti veido un pārtrauc dipola-dipola saites ar vairākām molekulām. Šīs obligācijas ir otras spēcīgākās no četriem veidiem.

Kad dipola molekula tuvojas neitrālai molekulai, neitrālā molekula nedaudz uzlādējas vietā, kas ir vistuvāk dipola molekulai. Pozitīvie dipoli inducē negatīvu lādiņu neitrālā molekulā, savukārt negatīvie dipoli - pozitīvo lādiņu. Iegūtie pretējie lādiņi piesaista, un izveidoto vājo saiti sauc par dipola izraisītu dipola saiti.

Kad divas neitrālas molekulas kļūst par pagaidu dipolēm, jo ​​to elektroni nejauši ir savākti vienā pusē, abas molekulas var veidot vāju īslaicīgu elektrostatisko saiti ar vienas molekulas pozitīvo pusi, kas piesaistīta otras negatīvajai pusei molekula. Šos spēkus sauc par Londonas dispersijas spēkiem, un tie veido vājāko no četriem šķidruma starpmolekulāro saišu veidiem.

Kad šķidrumam ir daudz spēcīgu saišu, molekulas mēdz palikt kopā, un latentais iztvaikošanas siltums ir paaugstināts. Piemēram, ūdenī ir dipola molekulas ar negatīvi uzlādētu skābekļa atomu un pozitīvi uzlādētu ūdeņraža atomus. Molekulas veido spēcīgas ūdeņraža saites, un ūdenim ir attiecīgi augsts latentais iztvaikošanas siltums. Ja nav stipru saišu, šķidruma sildīšana var viegli atbrīvot molekulas, veidojot gāzi, un latentais iztvaikošanas siltums ir zems.