相與相變
潛熱
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把溫度計插進一鍋正在融化的冰裡,你會看到一件怪事:你不斷加熱,溫度卻倔強地停在 0 °C,直到最後一點冰都化光。這些熱都跑哪去了?它跑進了「變化」本身,而不是用來給任何東西升溫。這份藏起來、溫度不變的熱,就是潛熱——「潛」就是藏的意思,因為它在溫度計上看不出來。
潛熱是物質在相變期間吸收或放出的能量,而其溫度始終保持不變。這份能量被用來把分子彼此掙開(熔化或沸騰時),或讓它們重新扣合在一起(凝固或凝結時)。每一種相變都有自己的數值:熔化對應熔化潛熱,沸騰對應汽化潛熱,後者通常大得多。
潛熱的威力出人意料。蒸氣燙傷比沸水嚴重得多,因為它一碰到你的皮膚,就把巨大的凝結潛熱一下子全傾倒出來。同樣的道理,汗水蒸發時讓你涼快、水蒸氣凝結時驅動雷暴、冰袋和製冷劑得以吸走熱量。在恆定溫度下釋放或吸收能量,正是相變之所以能成為強大能量儲庫的原因。
融化一克冰需要 334 焦耳;把一克水燒乾則需約 2260 焦耳——差不多是前者的七倍——這正是為什麼燒水壺燒到 100 °C 很快,但要燒乾卻慢得多。
汽化吸收的潛熱遠比熔化多。
潛熱與顯熱相對——顯熱是確實會改變溫度的熱,也就是溫度計上感覺得到的那種。把冰從冷凍室一路加熱成蒸汽,兩者都用到:顯熱給每個相升溫,潛熱跨過每一次相變。
又稱
另見