Skupenské teplo

K vyvolaniu prechodu zložky z jednej fázy do inej fázy je nutné látke dodať (resp. látke odobrať) určité množstvo tepla. Toto množstvo tepla, ktoré je nutné pridať alebo odobrať látke sa nazýva skupenské teplo. Množstvo tepla, ktoré je nutné pridať či odobrať 1 kilogramu látky sa nazýva merným skupenským teplom. Množstvo tepla, ktoré je nutné pridať (resp. odobrať) 1 mólu látky sa nazýva molárnym skupenským teplom.

Označovanie

• Značka: $L$ alebo $l$
• Základná jednotka: joule, značka $J$
• Ďalšie jednotky: pozri teplo

Skupenské teplá

• Skupenské teplo topenia
• Skupenské teplo tuhnutia
• Skupenské teplo varu
• Skupenské teplo kondenzácie
• Skupenské teplo sublimácie

Výpočet

Podľa prvej termodynamickej vety zodpovedá skupenské teplo zmene vnútornej energie zväčšené o prácu, ktorú sústava pri skupenskej premene vykoná. Ak označíme vnútornú energiu počiatočnej fázy (pre jeden kilogram) ako $U_{1}$ a jej objem $V_{1}$ a podobne vnútornú energiu konečnej fázy $U_{2}$ a objem $V_{2}$, potom pre skupenské teplo l dostaneme

$l=U_{2}-U_{1}+p(V_{2}-V_{1})$,

kde $p$ je stály tlak, pri ktorom prebehne premena skupenstva. Prvý člen $(U_{2}-U_{1})$ je označovaný ako vnútorné skupenské teplo, pretože sa spotrebuje na zmenu vnútornej energie. Druhý člen $p(V_{2}-V_{1})$ je označovaný ako vonkajšie skupenské teplo. Ide o časť tepla, ktorá sa premení na prácu.

Uvedenú rovnicu je možné upraviť na tvar

$l=(U_{2}+pV_{2})-(U_{1}+pV_{1})=I_{2}-I_{1}$,

kde $I_{1}$ a $I_{2}$ označuje entalpiu počiatočnej a koncovej fázy. Skupenské teplo je teda rovné zmene entalpie.

Je možné postupovať tiež tým spôsobom, že fázová premena látky za stálej teploty a tlaku považujeme za izotermický vratný dej. V takom prípade je možné rozdiel medzi entropiou počiatočného a koncového stavu zapísať vzťahom

$S_{2}-S_{1}={\frac {l}{T}}$,

kde $S_{1},S_{2}$ označuje entropiu počiatočného a koncového stavu a $T$ je teplota.

Porovnaním predchádzajúcich vzťahov je vidieť, že

$G_{2}=U_{2}+pV_{2}-TS_{2}=U_{1}+pV_{1}-TS_{1}=G_{1}$,

kde $G_{1}$ a $G_{2}$ označuje voľnú entalpiu počiatočnej a koncovej fázy. Pokiaľ sú teda obidve fázy v rovnováhe, sú si voľné entalpie počiatočnej a koncovej fázy rovné.

Pozri aj

Fyzikálny portál Chemický portál

• Fáza (termodynamika)
• Skupenstvo
• Clausiusova-Clapeyronova rovnica