Co to jest ciepło parowania?

Ciepło parowania, ΔH _vap , czasami nazywane entalpią parowania, to ilość energii niezbędnej do przekształcenia cieczy w parę w temperaturze wrzenia. Energia ta jest niezależna od jakiegokolwiek elementu wynikającego ze wzrostu temperatury. Ciepło parowania jest często mierzone przy ciśnieniu atmosferycznym i zwykłej temperaturze wrzenia, chociaż nie zawsze tak jest. Ponieważ temperatura wrzenia dowolnej cieczy zmienia się wraz z otaczającym ciśnieniem, a ciepło parowania zależy również od tego ciśnienia, ciepło parowania cieczy musi być zależne od temperatury. Dwuwymiarowe (2-D) wykresy przedstawiają prosty, prawie paraboliczny związek dla większości popularnych cieczy.

Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę, jeśli proces wrzenia lub odparowywania ma być całkowicie zrozumiany. Należą do nich międzycząsteczkowe siły wiążące, takie jak siły van der Waala - które obejmują co najmniej siły dyspersji Londynu - oraz znacznie silniejsze siły wiązania wodoru, jeśli ma to zastosowanie. Należy uwzględnić pracę niezbędną do rozszerzenia gazu. Ponadto w przeważającej części energia potencjalna cieczy została przekształcona w energię kinetyczną w gazie. Błędem jest zakładanie, że cała ta energia kinetyczna istnieje w postaci energii translacyjnej; część z nich staje się energią obrotową i energią wibracyjną.

Na bardziej podstawowym poziomie jeden model koncepcyjny opisany po raz pierwszy w 2006 r. W czasopiśmie Fluid Phase Equilibria jest obiecujący. W tym modelu dane empiryczne dla 45 elementów dobrze pasowały, gdy przyjęto dwa założenia: powierzchnia cieczy jest elastyczna, a cząstka wykorzystuje całą swoją energię utajoną, aby uwolnić się od cząstek blokujących jej ucieczkę - oporu powierzchniowego. W niniejszym badaniu wykorzystano maksymalne pole powierzchni, które może pomieścić cząstkę w otaczającej cieczy. Małe odchylenia między obliczeniami a rzeczywistością wyjaśniono w kategoriach przybliżeń, takich jak przybliżenie kuli twardej atomów.

Ciepło parowania ma duże znaczenie w aparatach do destylacji przemysłowej. Ma to również znaczenie w sytuacjach, w których należy wziąć pod uwagę prężność pary, podobnie jak przy projektowaniu i działaniu ciepłowni parowych. Jednym z matematycznych wyrażeń szczególnie interesujących w tym względzie jest równanie Clausiusa-Clapeyrona. To równanie łączy ciepło parowania z ciśnieniami i temperaturami systemu. Korzystając z równania, z jednej konkretnej temperatury i ciśnienia pary, drugie ciśnienie pary można wyznaczyć w innej temperaturze.