ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอวัดอะไร?

ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอคือปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องเติมลงในของเหลวที่จุดเดือดเพื่อทำให้กลายเป็นไอ ความร้อนเรียกว่าแฝงเพราะไม่ทำให้ของเหลวร้อนขึ้น มันแค่เอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่มีอยู่ในของเหลวและจับโมเลกุลไว้ด้วยกัน ป้องกันไม่ให้หลุดออกมาเป็นแก๊ส เมื่อมีการเติมพลังงานความร้อนเพียงพอลงในของเหลวเพื่อทำลายแรงระหว่างโมเลกุล โมเลกุลจะมีอิสระที่จะออกจากพื้นผิวของของเหลวและกลายเป็นสถานะไอของวัสดุที่กำลังถูกทำให้ร้อน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอไม่ได้ทำให้ของเหลวร้อนขึ้น แต่จะทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลเพื่อให้เกิดสถานะไอของวัสดุ โมเลกุลของของเหลวถูกจับโดยแรงระหว่างโมเลกุลที่ป้องกันไม่ให้กลายเป็นก๊าซเมื่อของเหลวถึงจุดเดือด ปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องเติมเพื่อทำลายพันธะเหล่านี้คือความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ

โมเลกุลของของเหลวสามารถสัมผัสกับแรงระหว่างโมเลกุลสี่ประเภทที่ยึดโมเลกุลไว้ด้วยกันและส่งผลต่อความร้อนของการกลายเป็นไอ แรงเหล่านี้ที่สร้างพันธะในโมเลกุลของเหลวเรียกว่ากองกำลัง Van der Waals หลังจากที่นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Johannes van der Waals ผู้พัฒนาสมการสถานะสำหรับของเหลวและก๊าซ

โมเลกุลของขั้วมีประจุบวกเล็กน้อยที่ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลและมีประจุลบเล็กน้อยที่ปลายอีกด้านหนึ่ง พวกเขาเรียกว่าไดโพลและสามารถสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลได้หลายประเภท ไดโพลที่มีอะตอมไฮโดรเจนสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ โมเลกุลที่เป็นกลางสามารถกลายเป็นไดโพลชั่วคราวและสัมผัสกับแรงที่เรียกว่าแรงกระจายของลอนดอน การทำลายพันธะเหล่านี้ต้องใช้พลังงานที่สอดคล้องกับความร้อนของการกลายเป็นไอ

พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะไดโพล-ไดโพลที่เกี่ยวข้องกับอะตอมไฮโดรเจน อะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษเพราะอะตอมของไฮโดรเจนในโมเลกุลเป็นโปรตอนที่ไม่มีแอน เปลือกชั้นในของอิเล็กตรอน ซึ่งช่วยให้โปรตอนที่มีประจุบวกเข้าใกล้ไดโพลที่มีประจุลบ อย่างใกล้ชิด. แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตของโปรตอนต่อไดโพลลบนั้นค่อนข้างสูง และพันธะที่ได้จะเป็นพันธะที่แข็งแกร่งที่สุดในพันธะระหว่างโมเลกุลทั้งสี่ของของเหลว

เมื่อปลายที่มีประจุบวกของโมเลกุลมีขั้วพันธะกับปลายที่มีประจุลบของอีกโมเลกุลหนึ่ง จะเป็นพันธะไดโพล-ไดโพล ของเหลวที่ประกอบด้วยโมเลกุลไดโพลก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่องและทำลายพันธะไดโพล-ไดโพลด้วยหลายโมเลกุล พันธะเหล่านี้แข็งแกร่งที่สุดเป็นอันดับสองในสี่ประเภท

เมื่อโมเลกุลไดโพลเข้าใกล้โมเลกุลที่เป็นกลาง โมเลกุลที่เป็นกลางจะมีประจุเล็กน้อยที่จุดที่ใกล้กับโมเลกุลไดโพลมากที่สุด ขั้วบวกทำให้เกิดประจุลบในโมเลกุลที่เป็นกลางในขณะที่ขั้วลบทำให้เกิดประจุบวก ประจุตรงข้ามที่เป็นผลลัพธ์จะดึงดูด และพันธะอ่อนที่สร้างขึ้นเรียกว่าพันธะไดโพลที่เกิดจากไดโพล

เมื่อโมเลกุลที่เป็นกลางสองโมเลกุลกลายเป็นไดโพลชั่วคราวเนื่องจากอิเล็กตรอนของพวกมันมีโอกาสถูกสะสมที่ด้านหนึ่ง โมเลกุลทั้งสอง อาจสร้างพันธะไฟฟ้าสถิตชั่วคราวที่อ่อนแอกับด้านบวกของโมเลกุลหนึ่งดึงดูดไปยังด้านลบของอีกตัวหนึ่ง โมเลกุล แรงเหล่านี้เรียกว่าแรงกระจายของลอนดอน และก่อตัวเป็นพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอที่สุดในสี่ประเภทของของเหลว

เมื่อของเหลวมีพันธะที่แข็งแรงมาก โมเลกุลมักจะอยู่ด้วยกัน และความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น น้ำมีโมเลกุลไดโพลที่มีอะตอมออกซิเจนมีประจุลบและอะตอมของไฮโดรเจนมีประจุบวก โมเลกุลสร้างพันธะไฮโดรเจนที่แรง และน้ำมีความร้อนแฝงสูงในการกลายเป็นไอ เมื่อไม่มีพันธะที่รุนแรง การให้ความร้อนกับของเหลวสามารถปลดปล่อยโมเลกุลให้กลายเป็นก๊าซได้ง่าย และความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจะต่ำ