ความร้อนแฝง  (Latent  Heat)

ความร้อนแฝง  (Latent  Heat) คือ  ปริมาณความร้อนที่สารใช้ในการเปลี่ยนแปลงสถานะ  โดยอุณหภูมิ  ในขณะที่สารกำลังเปลี่ยนสถานะนั้นคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง
 ความร้อนแฝงจำเพาะ (Specific Latent Heat)   คือ ปริมาณความร้อนที่สารมวล 1 หน่วย ได้รับหรือคายออก  เพื่อใช้เปลี่ยนสถานะ โดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง  มีหน่วยเป็นหน่วยปริมาณความร้อนต้อหน่วยมวล เช่น แคลอรีต่อกรัม  กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัมหรือจูลต่อกิโลกรัม

สูตรเกี่ยวกับความร้อนแฝง  คือ

ความร้อนแฝงจำเพาะ  (Specific  Latent Heat, L )  คือความร้อนที่ทำให้สาร(วัตถุ) มวลหนึ่งหน่วยเปลี่ยนสถานะไปจนหมด เช่น น้ำ  ที่ความดัน  1  บรรยากาศ ความร้อนที่ทำให้น้ำแข็ง  1  กิโลกรัม อุณหภูมิ  0  องศาเซลเซียส หลอมเหลวกลายเป็นน้ำหมดที่อุณหภูมิ  0  องศาเซลเซียส จะใช้ความร้อน  333 กิโลจูล 

ดังนั้น ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของน้ำ คือ  L_f   

                                    L_f = 333  kJ/kg

และที่ความดัน  1  บรรยากาศ ความร้อนที่ทำให้น้ำ 1  กิโลกรัม อุณหภูมิ  100  องศาเซลเซียสกลายเป็นไอน้ำหมดที่อุณหภูมิ  100  องศาเซลเซียส จะใช้ความร้อน  2256  กิโลจูล

  ดังนั้น ความร้อนแฝงจำเพาะของในการกลายเป็นไอของน้ำ คือ  L_v  

                                    L_v = 2256  kJ/kg

นั่นคือ ถ้าให้  Q  คือความร้อนที่ทำให้สาร(วัตถุ)  มวล  m  เปลี่ยนสถานะหมดคือ

                                         Q=mL

เมื่อ   Q = ความร้อนแฝง หรือปริมาณความร้อนที่วัตถุได้รับหรือคายออก  มีหน่วยเป็นแคลอรี (cal) กิโลแคลอรี (kcal) หรือ จูล (J)
m =  มวลของวัตถุ  มีหน่วยเป็นกรัม (g) หรือ กิโลกรัม (kg)
L =  ความร้อนแฝงจำเพาะของวัตถุ มีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัม (cal/g)  กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม(kcal/kg) หรือ จูลต่อกิโลกรัม ( J/Kg)

การเปลี่ยนสถานะของสาร                   

            สารและสิ่งของที่อยู่รอบตัวเราพบว่ามีอยู่  3  สถานะ คือ ของแข็ง(น้ำแข็ง) ของเหลว(น้ำ) และแก๊ส(ไอน้ำ) ได้

1.  ของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่ามาก ทำให้โมเลกุลอยู่ใกล้กัน จึงทำให้รูปทรงของของแข็งไม่เปลี่ยนแปลงมากเมื่อมีแรงขนาดไม่มากนักมากระทำ ตามคำจำกัดความนี้ เหล็ก คอนกรีต ก้อนหิน เป็นของแข็ง

2. ของเหลว แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อย โมเลกุลจึงเคลื่อนที่ไปมาได้บ้าง จึงทำให้รูปทรงของของเหลวเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่ที่บรรจุ น้ำ น้ำมัน ปรอท เป็นของเหลว

3.  แก๊ส  แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อยมาก จนโมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันมากและเคลื่อนที่ได้สะเปะสะปะ ฟุ้งกระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ เช่นอากาศและแก๊สชนิดต่างๆ

                  รูป  แสดงการเปลี่ยนสถานะของน้ำเมื่อได้รับความร้อน

 ถ้าเรานำน้ำแข็งที่อุณหภูมิ  –20 ℃  ที่ความดันบรรยากาศ  1  บรรยากาศ ความร้อนทำให้น้ำแข็งมีการเปลี่ยนแปลงเป็นช่วงๆ คือ

     1.  น้ำแข็งที่อุณหภูมิ  –20 ℃  กลายเป็นน้ำแข็ง  0 ℃  (เป็นค่า c  ของน้ำแข็ง)

     2.  น้ำแข็ง  0 ℃  ละลายกลายเป็นน้ำ  0 ℃ 

     3.  น้ำ  0 ℃  อุณหภูมิสูงขึ้นจนเป็นน้ำ  100 ℃   (เป็นค่า c ของน้ำ )

     4.  น้ำ  100 ℃  เดือดกลายเป็นไอน้ำ  100 ℃  

การขยายตัวของวัตถุเนื่องจากความร้อน

            วัตถุโดยทั่วไปเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว การขายตัวของวัตถุจะขึ้นอยู่กับรูปร่างลักษณะของวัตถุเช่น วัตถุที่มีความยาวมีลักษณะเป็นเส้นหรือแท่งยาว จะมีการขยายตัวตามเส้น (การขยายตัวตามยาว) วัตถุที่เป็นแผ่นจะมีการขยายตัวตามพื้นที่ วัตถุที่มีรูปร่างเป็นปริมาตรจะมีการขยายตัวตามปริมาตร ในทางกลับกันถ้าวัตถุสูญเสียความร้อนก็จะหดตัว

สมบัติที่สำคัญๆ เกี่ยวกับการขยายของของแข็ง ได้แก่

            1.  ของแข็งต่างชนิดกัน ถ้าเดิมมีความยาวเท่ากัน เมื่อร้อนขึ้นเท่ากันจะมีส่วนขยายตัวเพิ่มขึ้นไม่เท่ากัน

            2.  ของแข็งชนิดเดียวกัน ถ้าเดิมมีความยาวเท่ากัน เมื่อร้อนขึ้นเท่ากันจะมีส่วนขยายตัวเพิ่มขึ้นเท่ากัน

            3.  การขยายตัวของวัตถุเป็นเรื่องที่สำคัญมากในทางวิศวกรรม เช่น การวางเหล็กรางรถไฟ การขึงสายไฟฟ้าแรงสูงเป็นต้น

ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลว คือ  ปริมาณความร้อนที่สารใน 1 หน่วยได้รับ เพื่อใช้เปลี่ยนสถานะจากของแข็งให้กลายเป็นของเหลว  โดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง  เช่น ความร้อนแฝงจำเพาะของน้ำแข็งมีค่าเท่ากับ  80  แคลอรีต่อกรัม 80 กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม

ความร้อนแฝงจำเพาะของการแข็งตัว  คือ  ปริมาณความร้อนที่สารมวล 1 หน่วย คายออก เพื่อใช้เปลี่ยนสถานะจากของเหลวให้กลายเป็นของเหลวให้กลายเป็นของแข็ง  โดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงความร้อนแฝงจำเพาะของการแข็งตัวนี้จะมีค่าเท่ากับความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลว คือ 80 แคลอรีต่อกรัม 80 กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม

ความร้อนแฝงจำเพาะกลายเป็นไอ  คือ  ปริมาณความร้อนที่สารมวล 1 หน่วยได้รับ  เพื่อใช้เปลี่ยนสถานะจากของเหลวให้กลายเป็นไอโดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง เช่น  ความร้อนแฝงจำเพของไอน้ำเดือดมีค่าเท่ากับ 540 แคลอรีต่อกิโลกรัม

ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลั่นตัว  คือ  ปริมาณความร้อนที่สาร  มวล 1 หน่วยคายออก เพื่อใช้เปลี่ยนสถานะจากไอให้กลายเป็นของเหลวโดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลั้นตัวนี้จะมีค่าเท่ากับความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ที่มา  —————> http://cms571.bps.in.th/project3107/latent-heat

สามารเข้าชมสินค้า S A J I ได้ที่ https://sa-thai.com/shop/