Was sind fühlbare und latente Wärme?

Fühlbare und latente Wärme: Worum geht es eigentlich?

Stellen wir uns Folgendes vor: Sie stellen einen Topf mit Wasser auf den Herd und schalten ihn ein. Das Wasser beginnt langsam warm zu werden, nicht wahr? Nach einer Weile hören Sie sogar kleine Geräusche vom Boden. Wenn Sie mit einem Thermometer messen, sehen Sie, wie die Temperatur stetig steigt - 20, 30, 50, 80 Grad. Bis hierher ist alles logisch und vernünftig. Sie geben Energie hinzu und im Gegenzug steigt die Temperatur. Das, was wir sehen und fühlen, nennen wir fühlbare Wärme. Wie der Name schon sagt, wird sie gefühlt und kann gemessen werden!

Aber… Wenn das Wasser 100 Grad erreicht, ändert sich die Situation vollständig. Das Wasser wird nicht mehr nur heiß, es beginnt zu sprudeln und zu verdampfen, aber das Thermometer bleibt hartnäckig bei 100 Grad stehen. Selbst wenn Sie den Herd voll aufdrehen, wird die Temperatur nicht 101 Grad. Also, wohin geht diese Energie, während der Herd eingeschaltet ist und weiterhin Energie liefert? Verdunstet sie etwa? Genau so ist es! Die Energie wird für eine viel geheimnisvollere Aufgabe verwendet, anstatt die Temperatur zu erhöhen.

Der Name des Helden hinter diesem geheimnisvollen Ereignis: latente Wärme.

Fühlbare Wärme: Was uns das Thermometer erzählt

Dies ist der einfachste Teil. Wenn Sie einem Stoff Energie zuführen, beginnen sich die Moleküle dieses Stoffes schneller zu bewegen. Sie können sich das wie Menschen in einem ruhigen Raum vorstellen, die anfangen zu tanzen, wenn Musik gespielt wird. Wenn Energie (Musik) kommt, können die Moleküle (Menschen) nicht stillstehen! Wir spüren diese Bewegung als “Erwärmung”. Wenn Sie die Energie wieder entziehen, verlangsamen sich die Moleküle und der Stoff “kühlt ab”.

Das Innere eines Autos, das in der Sonne stand, wird sehr heiß.

Der Sand am Strand, der im Sommer unsere Füße verbrennt.

Ein Getränk im Kühlschrank, das nach einer Weile kalt wird.

Der Raum, der warm wird, wenn wir die Heizung einschalten.

All das sind großartige Beispiele für fühlbare Wärme (sensible heat).

Latente Wärme: Hier beginnt die wahre Magie

Latente Wärme (verborgene Wärme) ist der Punkt, an dem die Dinge etwas interessanter werden. Diese Energie wird verwendet, um direkt den Zustand der Materie zu ändern, anstatt die Temperatur zu erhöhen. Das heißt, anstatt die Geschwindigkeit der Moleküle zu erhöhen, wird sie aufgewendet, um die Bindungen zwischen ihnen zu brechen oder neu zu bilden. Deshalb wird sie “verborgen” genannt, denn das Thermometer kann diese Energie einfach nicht sehen! Es ist, als hätte die Materie eine verborgene Superkraft, die nur in Momenten der Transformation auftaucht.

Wir begegnen normalerweise zwei Typen:

Schmelzvorgang

Dies ist die Energie, die benötigt wird, um einen festen Stoff in eine Flüssigkeit zu verwandeln. Stellen Sie sich ein Glas Eiswasser vor. Die Temperatur des Wassers bleibt bei null Grad konstant, bis das Eis vollständig geschmolzen ist. Die gesamte Wärme aus der Umgebung wird verwendet, um die kristalline, harte Struktur des Eises zu brechen und es in einen flüssigen Zustand zu überführen, in dem die Moleküle übereinander gleiten können. Das Gegenteil gilt auch! Wenn Wasser gefriert, gibt es diese “latente Wärme” nach außen ab. Das ist der Grund, warum Landwirte in kalten Nächten Wasser auf ihre Pflanzen sprühen, um sie vor dem Erfrieren zu schützen. Das gefrierende Wasser gibt Wärme an die Umgebung ab und schützt die Pflanze für eine Weile.

Verdampfungsvorgang

Das ist ein Prozess, der viel mehr Energie erfordert! Es ist die Energie, die benötigt wird, um eine Flüssigkeit in ein Gas zu verwandeln. Das ist der Grund, warum das Wasser im Topf bei 100 Grad konstant bleibt. Die gesamte zusätzliche Energie, die Sie zuführen, wird verwendet, um die Wassermoleküle vollständig voneinander zu trennen und sie in frei fliegenden Dampf zu verwandeln. Und das erfordert viel mehr Energie als das Schmelzen! Denn die Moleküle müssen nicht nur gelockert, sondern vollständig freigesetzt werden.

Wie stark ist latente Wärme? Schauen wir uns einige Beispiele an

Warum fühlen wir uns beim Schwitzen erfrischt? Unser Körper ist tatsächlich ein wunderbares System! Wenn wir schwitzen, benötigen die Wassertröpfchen auf unserer Haut Energie, um zu verdampfen. Diese Energie entnehmen sie unserem erwärmten Körper. Wenn der Schweiß verdunstet, nimmt er Wärme von unserem Körper weg und wir fühlen eine Erfrischung. Der Grund, warum wir diesen Effekt besonders bei windigem Wetter stärker spüren, ist, dass der Wind die Verdampfung beschleunigt und schneller Wärme von unserem Körper abzieht.

Warum verbrennt Dampf schlimmer als Wasser?

Obwohl 100-Grad-Wasser und 100-Grad-Dampf die gleiche Temperatur zu haben scheinen, ist Dampf viel gefährlicher. Denn wenn Dampf Ihre Haut berührt und wieder zu Wasser kondensiert, gibt er plötzlich die große “latente Wärme” ab, die er gespeichert hat. Es ist, als würde er ein Energiepaket abgeben! Das heißt, er gibt nicht nur die Temperatur von 100 Grad an Ihre Haut ab, sondern auch die enorme zusätzliche Energie, die für den Phasenwechsel benötigt wird. Deshalb kann die verursachte Verbrennung schlimmer sein.

Der Treibstoff der Hurrikane

Wasser, das aus den Ozeanen verdunstet, nimmt enorme Mengen an latenter Wärme auf und trägt sie in die Atmosphäre. Was passiert, wenn diese feuchte Luft in der Höhe abkühlt? Sie kondensiert wieder und bildet Regen. Während dieser Kondensation wird die gespeicherte unglaubliche Energie wieder an die Atmosphäre abgegeben. Der Motor, der Stürme antreibt, ist genau diese Energie! Sie können einen Hurrikan als ein riesiges Monster betrachten, das die vom Ozean wochenlang angesammelte latente Wärme in wenigen Tagen verbraucht.

Was ist also die Sache?

Zusammenfassend sind fühlbare und latente Wärme wie zwei verschiedene Gesichter derselben Energie. Während die eine die Temperatur von Dingen ändert, ändert die andere ihre Identität und verwandelt sie von einem Zustand in einen anderen.

Wenn Sie das nächste Mal einen kochenden Teekessel sehen, beobachten, wie der Spiegel nach dem Duschen beschlägt, oder bemerken, wie eine Pfütze an einem heißen Tag langsam trocknet, sehen Sie nicht nur ein einfaches Ereignis. Denken Sie daran, dass dort eine Bewegung zwischen Molekülen stattfindet, dass Materie ihren Zustand ändert und dass eine große Energie am Werk ist, die das Thermometer nicht messen kann. Denn die Art und Weise, wie das Universum funktioniert, ist normalerweise viel mehr als das, was wir sehen.