Ce este căldura de vaporizare?

Căldura de vaporizare, ΔHvap, numită uneori entalpia de vaporizare, este cantitatea de energie necesară pentru a transforma un lichid în vapori la punctul de fierbere. Această energie este independentă de orice componentă rezultată din creșterea temperaturii. Căldura de vaporizare este adesea măsurată la presiunea atmosferică și la punctul de fierbere obișnuit, deși nu este întotdeauna cazul. Deoarece punctul de fierbere al oricărui lichid variază cu presiunea din jur și căldura de vaporizare depinde și de această presiune, căldura de vaporizare a unui lichid trebuie să fie dependentă de temperatură. Graficele bidimensionale (2-D) descriu o relație simplă, aproape parabolică pentru cele mai comune lichide.

Există multe influențe care trebuie luate în considerare dacă procesul de fierbere sau vaporizare trebuie să fie pe deplin înțeles. Printre acestea se numără forțele de legare intermoleculară, cum ar fi forțele lui van der Waal – care includ cel puțin forțele de dispersie de la Londra – și forțele mult mai puternice de legare a hidrogenului, dacă este cazul. Trebuie incluse lucrările necesare extinderii gazului. În plus, în cea mai mare parte, energia potențială a lichidului a fost convertită în energie cinetică în gaz. Este eronat să presupunem că toată această energie cinetică există sub formă de energie de translație; o parte din ea devine energie de rotație și energie vibrațională.

La un nivel mai de bază, un model conceptual descris pentru prima dată în 2006 în revista Fluid Phase Equilibria este promițător. În acel model, datele empirice pentru 45 de elemente se potriveau bine atunci când s-au făcut două ipoteze: suprafața unui lichid este flexibilă, iar o particulă își folosește toată energia latentă pentru a se elibera de particulele care îi blochează evacuarea – rezistența de suprafață. În acest studiu, a fost utilizată în calcule suprafața maximă care poate reține o particulă în lichidul din jur. Micile abateri între calcule și realitate au fost explicate în termeni de aproximări, cum ar fi aproximarea sferei hardball pentru atomi.

Căldura de vaporizare este de o importanță considerabilă pentru aparatele industriale de distilare. De asemenea, este de importanță în situațiile în care trebuie luată în considerare presiunea vaporilor, ca în proiectarea și funcționarea centralelor de încălzire cu abur. O expresie matematică de interes deosebit în acest sens este ecuația Clausius-Clapeyron. Această ecuație combină căldura de vaporizare cu presiunile și temperaturile sistemului. Folosind ecuația, dintr-o anumită temperatură și presiune de vapori, oa doua presiune de vapori poate fi determinată la o altă temperatură.