Что означает удельная теплота парообразования, как ее определить, для чего использовать?

Что это за параметр, в чем измеряется?

Удельной теплотой образования пара называют физическое значение, которое выражает количество тепловой энергии, требующейся для смены агрегатного состояния вещества с жидкого на газообразное. Данное значение также определяет количество тепловой энергии, требующейся для конденсации.

Данная единица измерения выражает количество тепла, необходимого для испарения 1 кг вещества при температуре кипения в условиях атмосферного давления. В формулах удельная теплота имеет обозначение буквы «L».

От чего зависит?

Величина удельной теплоты парообразования и конденсации зависит от следующих факторов:

1. Температура кипения. Является крайней точкой для различных веществ. Именно температура кипения определяет максимум удельной теплоты парообразования. С увеличением подвода тепловой энергии, удельная теплота заметно снижается, так как требуется меньше энергии для смены агрегатного состояния.
2. Давление. В условиях атмосферного давления удельная теплота зависит от температуры кипения. С увеличением давления снижается и потребность в большом количестве теплоты для парообразования.
3. Плотность вещества. Также важный фактор. Высокая плотность требует больше энергии для разрыва молекулярных связей и выхода молекул с поверхности вещества.

При определении удельной теплоты также учитывается свойство испарения при актуальной температуре. В таких условиях подвод теплоты (актуальная температура среды) способствует только незначительному испарению с большим количеством энергии для выхода молекул.

Таблица

Различные вещества испаряются при разной температуре и требуют для этого процесса разное количество тепловой энергии:

В таблице можно наглядно заметить зависимость удельной теплоты некоторых веществ от температуры кипения. Также учитывается, что удельная теплота парообразования указана после смены агрегатного состояния с твердого в жидкое (свинец, железо, золото).

Как найти величину?

Удельная теплота парообразования рассчитывается по формуле: L=Q/m.

Выражение состоит из следующих значений:

• «L» — удельная теплота испарения;
• «Q» — общее количество требуемого тепла;
• «m» — начальная масса жидкости.

Так как удельная теплота является табличной величиной, часто требуется расчет именно затрачиваемого количества теплоты.

Расчет делается по формуле: Q=Lm. Данная формула помогает определить количество тепла по массе и табличному значению удельной теплоты парообразования. Конечной единицей расчета является Дж или кДж.

Каким прибором измеряют?

Основной прибор для измерения удельной теплоты парообразования называется калориметром. Простейший лабораторный прибор состоит из емкости с термометром. Емкость соединяется с емкостью с водой через трубку сухопарника.

Измеряется количество теплоты за счет температуры конденсации, так как она равна температуре парообразования, а значит протекает при равном количестве тепловой энергии.

Подсчет проводится следующим образом:

1. В емкость наливается вода и доводится до кипения.
2. Калориметр также заполняется водой, измеряется его общий вес и температура воды.
3. Образованный в емкости с водой пар поступает в сухопарник, где конденсируется за счет разности температур.
4. Конденсат поступает в калориметр.
5. Через определенное время температура воды в калориметре измеряется при помощи термометра и замеряется новый вес прибора с водой и поступившим в него конденсатом.
6. Все значения фиксируются и производится расчет по формуле.

Формула расчета при работе с калориметром:

В формуле используются значения:

• «c» — теплоемкость воды;
• «с1» — теплоемкость прибора;
• «m1» — масса воды в приборе;
• «m2» — масса воды в нагреваемом сосуде;
• «t» — начальная температура воды;
• «t1» — температура воды в калориметре.

Данное устройство имеет несколько различных вариантов и степеней чувствительности.

Практическое применение знаний

Знания удельной теплоты испаренияк используются в промышленности:

1. Нефтегазовая промышленность использует данную величину при расчетах испаряемости топлива.
2. В химической промышленности также рассчитывают потери веществ на испарении при различных температурах и при смешивании химических элементов.
3. Металлургия использует данную величину при плавлении металлов и производстве их сплавов.
4. Энергетика применяет при расчетах работы котельных, турбинных установок, теплоизоляционных материалов.

Удельная теплота парообразования важная величина. Она помогает рассчитать количество тепловой энергии при вычислении требуемого количества топлива или расходы от влияния температуры на испаряемость веществ.

Заключение

Удельная теплота, как физическая величина, имеет большое значение при расчетах. Приведенная формула расчета поможет вычислить данную величину для любых химических веществ, имеющих физическое свойство смены агрегатного состояния.