Čo meria latentné teplo odparovania?

Latentné teplo odparovania je množstvo tepelnej energie, ktoré sa musí pridať do kvapaliny v bode varu, aby sa odparila. Teplo sa nazýva latentné, pretože neohrieva kvapalinu. Iba prekonáva medzimolekulové sily prítomné v kvapaline a drží molekuly pohromade, čím im bráni uniknúť ako plyn. Keď sa do kvapaliny pridá dostatok tepelnej energie na rozbitie medzimolekulových síl, molekuly môžu voľne opúšťať povrch kvapaliny a stať sa parou zohrievaného materiálu.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Latentné odparovacie teplo nezahrieva kvapalinu, ale skôr rozbije medzimolekulárne väzby, aby sa umožnil vznik parného stavu materiálu. Molekuly kvapalín sú viazané medzimolekulovými silami, ktoré im bránia stať sa plynom, keď kvapalina dosiahne bod varu. Množstvo tepelnej energie, ktoré sa musí pridať na prerušenie týchto väzieb, je latentné odparovacie teplo.

Molekuly kvapaliny môžu zažívať štyri typy medzimolekulárnych síl, ktoré držia molekuly pohromade a ovplyvňujú odparovacie teplo. Tieto sily, ktoré vytvárajú väzby v molekulách tekutín, sa nazývajú Van der Waalsove sily po holandskom fyzikovi Johannesovi van der Waalsovi, ktorý vyvinul stavovú rovnicu pre kvapaliny a plyny.

Polárne molekuly majú mierne pozitívny náboj na jednom konci molekuly a mierne negatívny náboj na druhom konci. Nazývajú sa dipóly a môžu vytvárať niekoľko druhov medzimolekulárnych väzieb. Dipóly, ktoré obsahujú atóm vodíka, môžu vytvárať vodíkové väzby. Neutrálne molekuly sa môžu stať dočasnými dipólmi a zažiť silu nazývanú Londýnska disperzná sila. Rozbitie týchto väzieb vyžaduje energiu zodpovedajúcu výparnému teplu.

Vodíková väzba je dipól-dipólová väzba, ktorá zahŕňa atóm vodíka. Atómy vodíka tvoria obzvlášť silné väzby, pretože atóm vodíka v molekule je protón bez vnútorný obal elektrónov, ktorý umožňuje kladne nabitému protónu priblížiť sa k záporne nabitému dipólu úzko. Elektrostatická sila príťažlivosti protónu k zápornému dipólu je pomerne vysoká a výsledná väzba je najsilnejšia zo štyroch medzimolekulárnych väzieb kvapaliny.

Keď sa kladne nabitý koniec polárnej molekuly viaže so záporne nabitým koncom inej molekuly, ide o väzbu dipól-dipól. Kvapaliny tvorené molekulami dipólu kontinuálne vytvárajú a lámu dipól-dipólové väzby s viacerými molekulami. Tieto väzby sú druhým najsilnejším zo štyroch typov.

Keď sa dipólová molekula priblíži k neutrálnej molekule, neutrálna molekula sa mierne nabije v bode najbližšie k molekule dipólu. Pozitívne dipóly indukujú negatívny náboj v neutrálnej molekule, zatiaľ čo negatívne dipóly indukujú pozitívny náboj. Výsledné opačné náboje priťahujú a vytvorená slabá väzba sa nazýva dipólom indukovaná dipólová väzba.

Keď sa z dvoch neutrálnych molekúl stanú dočasné dipóly, pretože sa ich elektróny náhodne zhromaždia na jednej strane, tieto dve molekuly môžu vytvárať slabú dočasnú elektrostatickú väzbu s pozitívnou stranou jednej molekuly priťahovanou k negatívnej strane druhej molekula. Tieto sily sa nazývajú Londýnske disperzné sily a tvoria najslabšiu zo štyroch druhov medzimolekulárnych väzieb kvapaliny.

Ak má kvapalina veľa silných väzieb, molekuly majú tendenciu zostať pohromade a latentné teplo odparovania sa zvyšuje. Napríklad voda má molekuly dipólu so záporne nabitým atómom kyslíka a kladne nabitým atómom vodíka. Molekuly vytvárajú silné vodíkové väzby a voda má zodpovedajúco vysoké latentné teplo odparovania. Ak nie sú prítomné silné väzby, zahrievaním kvapaliny sa môžu molekuly ľahko uvoľniť za vzniku plynu a latentné teplo odparovania je nízke.