Sensible and latent heat/현열과 잠열

물질의 현열/잠열 그래프는 특정 온도 범위에 따른 물질의 에너지 변화를 나타냅니다. 다시 말해, 이러한 그래프는 온도와 물질의 내부 에너지 사이의 관계를 보여줍니다.

오른쪽 그래프에서 얼음에 일정량의 에너지가 가해집니다. 얼음의 온도는 상승하여 0°C(32°F)에 도달할 때까지 (현열 범위) 계속됩니다. 32°F에 도달하면 온도 변화가 멈춥니다 (잠열 범위). 얼음이 모두 녹아 물이 되면 온도가 다시 상승하기 시작하여 현열 범위로 돌아갑니다. 물이 증발하기 시작하면 온도 상승이 멈추고 다시 잠열 범위로 돌아갑니다. 물이 모두 증발할 때까지 온도는 상승하지 않으며, 증발 후에도 에너지가 계속 가해지면 수증기의 온도는 계속 상승합니다.

예를 들어, 20도씨의 물 500mL를 0도씨까지 낮추는 데 필요한 에너지는 얼마일까요?

• 물의 열용량은 1칼로리/그램°C입니다. Q=mc∆T 공식을 사용하세요.
• 따라서 Q = 500mL * 1g/mL * 1칼로리/g°C * (0°C - 20°C)
• 따라서 Q는 -10,000칼로리이며, 이는 물을 0℃까지 냉각하는 데 필요한 에너지입니다.

현열이란 가장 간단하게 말해 우리가 느낄 수 있는 열에너지입니다. 물질의 온도를 높이는 데 필요한 열량이죠. 물질에 에너지가 더해져서 그 물질의 온도가 올라가는 현상이 바로 현열입니다. 현열은 다음 공식으로 이해할 수 있습니다.

Q = mc∆T

어디:

• Q는 현열입니다.
• m은 물질의 질량입니다.
• c는 물질의 비열 용량입니다(이 값은 표에서 찾아볼 수 있습니다).
• ∆T는 물질의 온도 변화입니다.

열용량은 물질의 온도를 1도 올리는 데 필요한 에너지의 양입니다. 비열은 열용량/단위 질량으로 구할 수 있습니다. 흔히 사용되는 열량 단위로는 Btu(영국 열량 단위)와 cal(칼로리)이 있습니다. Btu는 물 1파운드의 온도를 1도 화씨만큼 올리는 데 필요한 에너지이며, cal은 물 1그램의 온도를 1도 섭씨만큼 올리는 데 필요한 에너지입니다.

잠열(또는 숨겨진 열)은 시스템의 온도를 변화시키지 않고 시스템이 흡수하는 에너지입니다. 이러한 유형의 열은 일반적으로 상변화 과정에서 나타납니다. 예를 들어, 얼음을 녹일 때 얼음이 완전히 녹을 때까지 얼음의 온도는 0°C(32°F)를 넘지 않습니다. 마찬가지로, 물을 끓일 때 물의 온도는 모든 물이 끓을 때까지 100°C(212°F)를 넘지 않습니다(표준 온도 및 압력 조건 기준).

물질의 융해열은 물질을 완전히 녹이는 데 필요한 에너지입니다. 기화열은 물질을 완전히 기화시키는 데 필요한 에너지입니다.