相变与临界现象

潜热

搅一搅一杯冰水,量一量温度:只要还有冰在,它就顽固地停在 0°C 一动不动,哪怕是在温暖的房间里。热量分明在从房间里源源流入,温度计却对它视而不见。那些热量去哪儿了?它们正被悄悄吞下去,用来融化冰。这种藏起来、对温度不作声的能量,就叫潜热。

潜热是物质要穿过一次一级相变(比如熔化或沸腾)而温度毫不改变时,必须吸收或释放的能量。这能量并不让分子动得更快——相反,它被用去打断或形成把某个相维系在一起的键,把物质从一种形态重排成另一种。要融化冰,你必须付出能量去松开晶体;当水结冰时,同样的这份能量又被交还给周围环境。

潜热在日常生活和工程中举足轻重:它正是为什么蒸汽烫伤远比开水严重、为什么出汗能让你凉快下来,以及冰箱和热泵如何把热量搬来搬去的道理。「潜」字意为隐藏,而这正是要点——这份能量真实而巨大,却躲过了温度计,因为它支付的是重排的费用,而不是升温的费用。关键在于:只有一级相变才有潜热;连续相变则没有。

100°C 的蒸汽,比 100°C 的水烫伤要严重得多,尽管温度相同。原因正是潜热:当蒸汽碰到你的皮肤、凝结回水时,它把自己那一大份潜热一下子全倾倒出来,送出的能量冲击远比单单热水所能给的要大得多。

蒸汽比开水烫得更厉害,因为凝结时会在接触瞬间释放出大量潜热。

潜热的有无,是区分一级相变和连续相变最干净利落的办法。如果在变化期间,能量是在固定温度下被吸收或释放的,那就是一级相变;如果不是,那就是连续相变。沸腾有潜热;磁铁失去磁性则没有。

又称
heat of transformation相变潜热