گرمای نهان در مقابل گرمای محسوس
وقتی انرژی یک سیستم به دلیل اختلاف دما بین سیستم و محیط اطرافش تغییر می کند، می گوییم که انرژی به صورت گرما (q) منتقل شده است. انتقال حرارت از دمای بالا به دمای پایین انجام می شود، که مطابق با گرادیان دما است.
گرمای نهان
وقتی یک ماده دچار تغییر فاز می شود، انرژی جذب یا به صورت گرما آزاد می شود. گرمای نهان گرمایی است که در طی تغییر فاز از یک ماده جذب یا آزاد می شود. این تغییرات حرارتی با جذب یا آزاد شدن باعث تغییر دما نمی شود.تغییر فاز یعنی یک جامد که به فاز گازی می رود یا مایعی که به فاز جامد می رود یا برعکس. این یک تبدیل خود به خودی است و در دمای مشخص برای فشار معین رخ می دهد. بنابراین دو شکل گرمای نهان عبارتند از گرمای نهان همجوشی و گرمای نهان تبخیر. گرمای نهان همجوشی در حین ذوب یا انجماد صورت می گیرد. و گرمای نهان تبخیر در حین جوشاندن یا متراکم شدن صورت می گیرد. تغییر فاز هنگام تبدیل گاز به مایع یا مایع به جامد، گرما (گرماداز) آزاد می کند. تغییر فاز وقتی از جامد به مایع یا مایع به گاز تبدیل می‌شود، انرژی/گرما (گرماداز) را جذب می‌کند. به عنوان مثال، در حالت بخار، مولکول های آب بسیار پرانرژی هستند. و هیچ نیروی جاذبه بین مولکولی وجود ندارد. آنها به عنوان یک مولکول آب در اطراف حرکت می کنند. در مقایسه با این، مولکول های آب حالت مایع انرژی پایینی دارند. با این حال، برخی از مولکول های آب در صورتی که انرژی جنبشی بالایی داشته باشند، قادر به فرار به حالت بخار هستند. در دمای معمولی، بین مولکول‌های آب حالت بخار و حالت مایع تعادل برقرار می‌شود.اما، هنگام گرم شدن در نقطه جوش، بیشتر مولکول های آب به حالت بخار رها می شوند. بنابراین، هنگامی که مولکول های آب در حال تبخیر هستند، پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب باید شکسته شود. برای این کار به انرژی نیاز است و این انرژی به عنوان گرمای نهان تبخیر شناخته می شود. برای آب، این تغییر فاز در 100 درجه سانتیگراد (نقطه جوش آب) اتفاق می افتد. با این حال، وقتی این تغییر فاز در این دما اتفاق می افتد، انرژی گرمایی توسط مولکول های آب جذب می شود تا پیوندها شکسته شود، اما دما را بیشتر افزایش نمی دهد.
گرمای نهان ویژه به معنای مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای تبدیل یک فاز به فاز دیگر از یک واحد جرم یک ماده است.
گرمای محسوس
گرمای محسوس شکلی از انتقال انرژی در طی یک واکنش ترمودینامیکی است که باعث تغییر دما می شود. گرمای محسوس یک ماده را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد.
Q=mc∆T
Q=گرمای محسوس
M=جرم ماده
C=ظرفیت گرمایی ویژه
∆T=تغییر دما ناشی از انرژی گرمایی
تفاوت بین گرمای نهان و گرمای محسوس چیست؟
• گرمای نهان بر دمای یک ماده تأثیر نمی گذارد در حالی که گرمای محسوس بر دما تأثیر می گذارد و باعث افزایش یا کاهش آن می شود.
• گرمای نهان با تغییر فاز جذب یا آزاد می شود. گرمای محسوس گرمایی است که در طی هر فرآیند ترمودینامیکی به غیر از تغییرات فاز آزاد یا جذب می‌شود.
• به عنوان مثال، هنگام گرم کردن آب در دمای 25 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد، انرژی عرضه شده باعث افزایش دما می شود. بنابراین آن گرما را گرمای محسوس می نامند. اما وقتی آب 100 درجه سانتی گراد تبخیر می شود، باعث افزایش دما نمی شود. گرمای جذب شده در این لحظه گرمای نهان نامیده می شود.
