Alai

Když látka mění fázi, tj. přechází buď z pevné látky na kapalinu, nebo z kapaliny na plyn, je k tomu zapotřebí energie. Potenciální energie uložená v meziatomových silách mezi molekulami musí být překonána kinetickou energií pohybem částic, aby látka mohla změnit fázi.

Měříme-li teplotu látky, která je původně v pevném stavu, když ji zahříváme, získáme graf jako na obrázku 1. V tomto grafu je znázorněno, jak se látka zahřívá.

Začínáme-li v bodě A, je látka v pevné fázi, zahříváním se její teplota zvýší na teplotu tání, ale látka je stále pevná v bodě B. Při dalším zahřívání energie ze zdroje tepla přechází na rozrušování vazeb, které drží atomy na místě. To se děje od bodu B do bodu C. V bodě C se veškerá pevná fáze přeměnila na fázi kapalnou. Při přidávání energie se energie opět přenáší na kinetickou energii částic a zvyšuje teplotu (C až D). V bodě D dosáhla teplota bodu varu, ale stále je v kapalné fázi. Od bodu D do bodu E tepelná energie překonává vazby a částice mají dostatek kinetické energie, aby mohly z kapaliny uniknout. Látka přechází do plynné fáze. Za bodem E může další zahřívání pod tlakem teplotu ještě zvýšit, tak funguje tlakový hrnec.

Tavné a výparné teplo

Energie potřebná ke změně fáze látky se nazývá latentní teplo. Slovo latentní znamená skrytý. Při změně fáze z pevné látky na kapalinu musíme použít latentní teplo tání, při změně fáze z kapaliny na plyn musíme použít latentní teplo vypařování.

Potřebná energie je Q= m L, kde m je hmotnost látky a L je měrné latentní teplo tání nebo vypařování, které měří tepelnou energii na změnu 1 kg pevné látky na kapalinu.

V tabulce 1. jsou uvedeny

Heat Pipes

S rostoucí hustotou tranzistorů v mikroprocesoru, roste množství odváděného tepla. Procesor Pentium 4 (180 nm běžící na frekvenci 2 GHz) odvádí 55 wattů energie ve formě tepla. Jeho plocha je pouhých 131 mm2. To znamená 55 W/(131/(102)) = 42 W cm-2. Pro srovnání: parní žehlička má výkon 5 W cm-2.

Jedním řešením je tepelná trubice. Jak napovídá její název, přenáší teplo z oblastí s vysokou teplotou do oblastí s nižší teplotou, kde je více místa pro chladiče nebo chladicí ventilátory.

Obrázek 2. Uvnitř heatpipe.

Ačkoli vypadá jen jako uzavřená kovová trubka, je v ní knot nebo porézní materiál a kapalina s vysokým latentním výparným teplem. Když se trubka zahřeje, kapalina využije teplo k vypařování a změní se na plyn, plyn se přesune do chladnější oblasti tepelné trubky, kde zkondenzuje a využije latentní teplo k přeměně zpět na kapalinu. Tepelné trubice jsou spolehlivým a cenově výhodným řešením pro přenosné počítače, kde by ventilátory snižovaly životnost baterie.

.