Что измеряет скрытая теплота испарения?

Скрытая теплота испарения - это количество тепловой энергии, которая должна быть добавлена ​​к жидкости при температуре кипения для ее испарения. Тепло называется скрытым, потому что оно не нагревает жидкость. Он просто преодолевает межмолекулярные силы, присутствующие в жидкости и удерживающие молекулы вместе, предотвращая их выход в виде газа. Когда к жидкости добавляется достаточно тепловой энергии, чтобы разрушить межмолекулярные силы, молекулы могут свободно покинуть поверхность жидкости и перейти в парообразное состояние нагреваемого материала.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Скрытая теплота парообразования не нагревает жидкость, а, скорее, разрушает межмолекулярные связи, позволяя сформировать парообразное состояние материала. Молекулы жидкостей связаны межмолекулярными силами, которые не позволяют им превратиться в газ, когда жидкость достигает точки кипения. Количество тепловой энергии, которое необходимо добавить, чтобы разорвать эти связи, представляет собой скрытую теплоту парообразования.

Молекулы жидкости могут испытывать четыре типа межмолекулярных сил, которые удерживают молекулы вместе и влияют на теплоту испарения. Эти силы, которые образуют связи в молекулах жидкости, называются силами Ван-дер-Ваальса в честь голландского физика Йоханнеса ван дер Ваальса, который разработал уравнение состояния для жидкостей и газов.

Полярные молекулы имеют слегка положительный заряд на одном конце молекулы и слегка отрицательный заряд на другом конце. Их называют диполями, и они могут образовывать несколько типов межмолекулярных связей. Диполи, содержащие атом водорода, могут образовывать водородные связи. Нейтральные молекулы могут стать временными диполями и испытывать силу, называемую лондонской дисперсионной силой. Разрыв этих связей требует энергии, соответствующей теплоте испарения.

Водородная связь - это диполь-дипольная связь, в которой участвует атом водорода. Атомы водорода образуют особенно прочные связи, потому что атом водорода в молекуле представляет собой протон без внутренняя оболочка электронов, которая позволяет положительно заряженному протону приближаться к отрицательно заряженному диполю внимательно. Электростатическая сила притяжения протона к отрицательному диполю сравнительно высока, и возникающая в результате связь является самой прочной из четырех межмолекулярных связей жидкости.

Когда положительно заряженный конец полярной молекулы связывается с отрицательно заряженным концом другой молекулы, это диполь-дипольная связь. Жидкости, состоящие из дипольных молекул, непрерывно образуют и разрывают диполь-дипольные связи с несколькими молекулами. Эти связи являются вторыми по прочности из четырех типов.

Когда дипольная молекула приближается к нейтральной молекуле, нейтральная молекула становится слегка заряженной в точке, ближайшей к дипольной молекуле. Положительные диполи индуцируют отрицательный заряд в нейтральной молекуле, а отрицательные диполи индуцируют положительный заряд. Возникающие в результате противоположные заряды притягиваются, и возникающая слабая связь называется дипольной дипольной связью.

Когда две нейтральные молекулы становятся временными диполями, потому что их электроны случайно собрались с одной стороны, две молекулы может образовывать слабую временную электростатическую связь с положительной стороной одной молекулы, притянутой к отрицательной стороне другой молекула. Эти силы называются лондонскими дисперсионными силами, и они образуют самые слабые из четырех типов межмолекулярных связей жидкости.

Когда у жидкости много прочных связей, молекулы стремятся оставаться вместе, и скрытая теплота испарения увеличивается. Например, вода имеет дипольные молекулы с отрицательно заряженным атомом кислорода и положительно заряженным атомом водорода. Молекулы образуют прочные водородные связи, и вода имеет соответственно высокую скрытую теплоту парообразования. Когда нет сильных связей, нагревание жидкости может легко освободить молекулы для образования газа, а скрытая теплота испарения низка.