Vad är förångningsvärme?

Förångningsvärmen, ΔH _vap , ibland kallad förångningens entalpi, är den mängd energi som krävs för att omvandla en vätska till ånga vid kokpunkten. Denna energi är oberoende av någon komponent som beror på en temperaturökning. Förångningsvärmen mäts ofta vid atmosfärstryck och vanlig kokpunkt, även om det inte alltid är fallet. Eftersom kokpunkten för någon vätska varierar med det omgivande trycket och förångningsvärmen beror också på det trycket, måste en vätskes förångningsvärme vara temperaturberoende. Två-dimensionella (2-D) grafer visar ett enkelt, nästan paraboliskt förhållande för de vanligaste vätskorna.

Det finns många påverkan som måste beaktas om processen med kokning eller förångning ska förstås fullständigt. Bland dessa är de intermolekylära bindningskrafterna som van der Waal-styrkorna - som åtminstone inkluderar spridningskrafter i London - och de mycket starkare vätebindningskrafterna, om tillämpligt. Det arbete som krävs för att expandera gasen måste inkluderas. Dessutom, för det mesta, har den potentiella energin i vätskan omvandlats till kinetisk energi i gasen. Det är felaktigt att anta att all denna kinetiska energi finns i form av translationell energi; en del av det blir rotationsenergi och vibrationsenergi.

På en mer grundläggande nivå lovar en konceptuell modell som beskrivs 2006 i tidskriften Fluid Phase Equilibria . I den modellen matchade empiriska data för 45 element bra när två antaganden gjordes: ytan på en vätska är flexibel, och en partikel använder all sin latenta energi för att bryta sig loss från partiklarna som blockerar dess utströmning - ytmotståndet. I denna studie användes den maximala ytarean som kan hålla en partikel i dess omgivande vätska i beräkningarna. Små avvikelser mellan beräkningarna och verkligheten förklarades i termer av tillnärmningar, till exempel hårbollsfärns approximation för atomer.

Förångningsvärmen är av stor betydelse för industriella destillationsapparater. Det är också viktigt i situationer där ångtrycket måste beaktas, som i utformningen och funktionen för ångvärmeanläggningar. Ett matematiskt uttryck av särskilt intresse i detta avseende är Clausius-Clapeyron-ekvationen. Denna ekvation kombinerar förångningsvärmen med systemtryck och temperaturer. Med hjälp av ekvationen, från en speciell temperatur och ångtryck, kan ett andra ångtryck bestämmas vid en annan temperatur.