5 Merkbare en latente warmte

5Merkbare en latente warmte

Als thermische energie of warmte-energie wordt toegevoegd of onttrokken aan een stof, dan zijn er, naargelang de toestand waarin de stof zich bevindt, twee mogelijkheden.

De warmte kan ervoor zorgen dat de temperatuur van de stof verandert of de warmte kan ervoor zorgen dat de aggregatietoestand (fase) van de stof verandert. Naargelang het effect van de toegevoegde of onttrokken warmte-energie krijgt de warmte ook een andere benaming.

Merkbare warmte heeft een temperatuurverandering tot gevolg.

Latente warmte heeft een verandering van aggregatietoestand tot gevolg, zonder dat daarbij een temperatuurverandering plaatsvindt.

Indien er geen thermisch evenwicht is in een systeem, gebeurt er een uitwisseling van warmte-energie in het systeem om tot thermisch evenwicht te komen. Die warmte kan merkbare en/of latente warmte zijn.

We bekijken even een paar voorbeelden.

Voorbeeld 1

Heet water wordt in een koude theepot gegoten en de pot wordt op tafel gezet.

De watermoleculen hebben een hoge temperatuur en trillen dus heel heftig. Ze hebben een hoge gemiddelde inwendige kinetische energie. Die energie wordt doorgegeven aan de theepot-deeltjes en vervolgens ook aan de luchtmoleculen in de kamer. Dit proces duurt tot de gemiddelde inwendige kinetische energie van alle deeltjes gelijk is, met andere woorden: tot de temperatuur van alle deeltjes dezelfde is en er thermisch evenwicht heerst.

De warmte die toegevoegd werd, noemen we merkbare warmte.

Merkbare warmte heeft een temperatuurverandering tot gevolg.

Merkbare warmte is warmte die zorgt voor een verandering van de temperatuur van een stof.

Voorbeeld 2

Het is warm buiten en je hebt zin in een fris drankje. Je giet wat limonade in een glas en doet er een aantal ijsblokjes bij die je uit de diepvriezer (–18 °C) haalt.

Na een tijdje zijn de ijsblokjes verdwenen uit je drankje. Ze zijn gesmolten en vloeibaar water geworden. Ze hebben er gelukkig ook wel voor gezorgd dat jouw drankje een aantal graden koeler is geworden.

De warme limonade heeft ervoor gezorgd dat de ijsblokjes gesmolten zijn en dat ze ook dezelfde temperatuur hebben gekregen als jouw drankje.

De warmte van de limonade heeft dus niet alleen de temperatuur van de ijsblokjes veranderd, maar heeft ook de aggregatietoestand van de ijsblokjes veranderd. Ze waren eerst in vaste toestand en zijn vloeibaar geworden. De warmte die voor de verandering van aggregatietoestand heeft gezorgd, noemen we latente warmte. Daarnaast heeft ook een deel van de warmte een temperatuurverandering tot gevolg gehad. Die warmte noemen we ook hier merkbare warmte.

Latente warmte heeft geen temperatuurverandering tot gevolg, maar wel een verandering van aggregatietoestand.

Latente warmte is de warmte die zorgt voor een faseovergang van een stof, zonder dat er een temperatuurverandering optreedt.

We bekijken hieronder nog even de verschillende faseovergangen. Welke faseovergang er gebeurt, is afhankelijk van de druk en de temperatuur van een stof.