Skupenské teplo

• Značka: ${\displaystyle L}$ alebo ${\displaystyle l}$
• Základná jednotka: joule, značka ${\displaystyle J}$
• Ďalšie jednotky: pozri teplo

• Skupenské teplo topenia
• Skupenské teplo tuhnutia
• Skupenské teplo varu
• Skupenské teplo kondenzácie
• Skupenské teplo sublimácie

Podľa prvej termodynamickej vety zodpovedá skupenské teplo zmene vnútornej energie zväčšené o prácu, ktorú sústava pri skupenskej premene vykoná. Ak označíme vnútornú energiu počiatočnej fázy (pre jeden kilogram) ako ${\displaystyle U_{1}}$ a jej objem ${\displaystyle V_{1}}$ a podobne vnútornú energiu konečnej fázy ${\displaystyle U_{2}}$ a objem ${\displaystyle V_{2}}$, potom pre skupenské teplo l dostaneme

${\displaystyle l=U_{2}-U_{1}+p(V_{2}-V_{1})}$,

kde ${\displaystyle p}$ je stály tlak, pri ktorom prebehne premena skupenstva. Prvý člen ${\displaystyle (U_{2}-U_{1})}$ je označovaný ako vnútorné skupenské teplo, pretože sa spotrebuje na zmenu vnútornej energie. Druhý člen ${\displaystyle p(V_{2}-V_{1})}$ je označovaný ako vonkajšie skupenské teplo. Ide o časť tepla, ktorá sa premení na prácu.

Uvedenú rovnicu je možné upraviť na tvar

${\displaystyle l=(U_{2}+pV_{2})-(U_{1}+pV_{1})=I_{2}-I_{1}}$,

kde ${\displaystyle I_{1}}$ a ${\displaystyle I_{2}}$ označuje entalpiu počiatočnej a koncovej fázy. Skupenské teplo je teda rovné zmene entalpie.

Je možné postupovať tiež tým spôsobom, že fázová premena látky za stálej teploty a tlaku považujeme za izotermický vratný dej. V takom prípade je možné rozdiel medzi entropiou počiatočného a koncového stavu zapísať vzťahom

${\displaystyle S_{2}-S_{1}={\frac {l}{T}}}$,

kde ${\displaystyle S_{1},S_{2}}$ označuje entropiu počiatočného a koncového stavu a ${\displaystyle T}$ je teplota.

Porovnaním predchádzajúcich vzťahov je vidieť, že

${\displaystyle G_{2}=U_{2}+pV_{2}-TS_{2}=U_{1}+pV_{1}-TS_{1}=G_{1}}$,

kde ${\displaystyle G_{1}}$ a ${\displaystyle G_{2}}$ označuje voľnú entalpiu počiatočnej a koncovej fázy. Pokiaľ sú teda obidve fázy v rovnováhe, sú si voľné entalpie počiatočnej a koncovej fázy rovné.

Fyzikálny portál Chemický portál

• Fáza (termodynamika)
• Skupenstvo
• Clausiusova-Clapeyronova rovnica