Semua orang akrab dengan gambar: ada panci berisi air di atas kompor di atas api. Air dari dingin berangsur-angsur menjadi panas, sehingga gelembung pertama muncul di permukaannya, dan segera semuanya bergolak. Berapa panas penguapan air? Beberapa dari kita ingat dari kurikulum sekolah bahwa suhu air pada tekanan atmosfer alami tidak boleh melebihi 100 °C. Dan mereka yang tidak ingat atau tidak percaya dapat menggunakan termometer yang sesuai dan memastikan, mengamati langkah-langkah keamanan.
Tapi bagaimana ini bisa terjadi? Lagi pula, api masih menyala di bawah panci, ia melepaskan energinya ke cairan, dan ke mana perginya jika air tidak dipanaskan? Jawaban: Energi digunakan untuk mengubah air menjadi uap.
Kemana perginya energi
Dalam kehidupan biasa, kita terbiasa dengan tiga keadaan materi di sekitar kita: padat, cair, dan gas. Dalam keadaan padat, molekul-molekulnya terfiksasi secara kaku dalam kisi kristal. Tetapi ini tidak berarti imobilitas total mereka, pada suhu berapa pun, selama setidaknya satu derajat lebih tinggi dari -273 ° C (ini nol mutlak), molekul bergetar. Selain itu, amplitudo getaran tergantung pada suhu. Ketika dipanaskan, energi ditransferpartikel zat, dan gerakan kacau ini menjadi lebih intens, dan kemudian mencapai kekuatan sedemikian rupa pada saat tertentu sehingga molekul meninggalkan sarang kisi - zat menjadi cair.
Dalam keadaan cair, molekul-molekul terkait erat satu sama lain oleh gaya tarik-menarik, meskipun mereka tidak tetap pada titik tertentu dalam ruang. Dengan akumulasi panas lebih lanjut oleh zat, getaran kacau bagian dari molekul menjadi begitu besar sehingga gaya tarik molekul satu sama lain diatasi, dan mereka terbang terpisah. Suhu zat berhenti naik, semua energi sekarang ditransfer ke kumpulan partikel berikutnya dan berikutnya, dan seterusnya, langkah demi langkah, semua air dari panci memenuhi dapur dalam bentuk uap.
Setiap zat membutuhkan sejumlah energi untuk melakukan proses ini. Panas penguapan air, seperti cairan lainnya, terbatas dan memiliki nilai spesifik.
Dalam satuan apa yang diukur
Energi apa pun (bahkan gerakan, bahkan panas) diukur dalam joule. Joule (J) dinamai ilmuwan terkenal James Joule. Secara numerik, energi sebesar 1 J dapat diperoleh jika suatu benda didorong sejauh 1 meter dengan gaya sebesar 1 Newton.
Sebelumnya, untuk mengukur panas, mereka menggunakan konsep seperti "kalori". Diyakini bahwa panas adalah zat fisik yang dapat mengalir masuk atau keluar dari tubuh mana pun. Semakin "bocor" ke dalam tubuh fisik, semakin panas. Dalam buku teks lama, Anda masih dapat menemukan kuantitas fisik ini. Namun tidak sulit untuk mengubahnya menjadi joule, cukup dikalikan dengan 4,19.
Energi yang diperlukan untuk mengubah cairan menjadi gas disebut panas spesifik penguapan. Tapi bagaimana cara menghitungnya? Mengubah tabung air menjadi uap adalah satu hal, dan hal lain untuk mengubah tangki mesin uap kapal besar.
Oleh karena itu, misalnya, untuk H2O, dalam rekayasa panas mereka beroperasi dengan konsep "panas spesifik penguapan air" (J / kg - satuan pengukuran). Dan kata kuncinya di sini adalah "spesifik". Itu dianggap sebagai jumlah energi yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair menjadi uap.
Nilai ditunjukkan dengan huruf Latin L. Nilai diukur dalam joule per 1 kg.
Berapa banyak energi yang dibutuhkan air
Panas spesifik penguapan air diukur sebagai berikut: jumlah N dituangkan ke dalam wadah, didihkan. Energi yang dihabiskan untuk penguapan satu liter air akan menjadi nilai yang diinginkan.
Mengukur panas spesifik penguapan air, para ilmuwan sedikit terkejut. Untuk berubah menjadi gas, air membutuhkan lebih banyak energi daripada semua cairan yang umum di Bumi: seluruh lini alkohol, gas cair, dan bahkan lebih dari logam seperti merkuri dan timbal.
Jadi, kalor penguapan air adalah 2,26 mJ/kg. Sebagai perbandingan:
- untuk merkuri - 0,282 mJ/kg;
- timbal memiliki 0,855 mJ/kg.
Bagaimana jika sebaliknya?
Apa yang terjadi jika Anda membalikkan proses, membuat cairan mengembun? Tidak ada yang istimewa, ada konfirmasi hukum kekekalan energi: ketika mengembunkandari satu kilogram cairan dari uap, jumlah panas yang dilepaskan sama persis dengan yang dibutuhkan untuk mengubahnya kembali menjadi uap. Oleh karena itu, istilah “panas spesifik penguapan dan pengembunan” lebih sering ditemukan pada tabel referensi.
Omong-omong, fakta bahwa panas yang diserap selama penguapan berhasil digunakan dalam peralatan rumah tangga dan industri untuk menciptakan dingin buatan.
