Amikor egy anyag fázist vált, azaz szilárdból folyadékká vagy folyadékból gázzá válik, az energia, energia szükséges hozzá. A molekulák közötti atomi erőkben tárolt potenciális energiát le kell győznie a részecskék mozgási mozgási energiájának, mielőtt az anyag fázist tud váltani.
Ha a kezdetben szilárd anyag hőmérsékletét mérjük, miközben melegítjük, az 1. ábrához hasonló grafikont kapunk.
Az A pontból kiindulva az anyag szilárd fázisban van, a melegítéssel a hőmérséklet az olvadáspontjáig emelkedik, de az anyag a B pontban még szilárd anyag. Ahogy tovább melegítjük, a hőforrásból származó energia az atomokat helyükön tartó kötések felbontására megy el. Ez a folyamat a B ponttól a C pontig tart. A C pontnál a szilárd fázis teljes egészében folyékony fázisúvá vált. Az energia hozzáadásával az energia ismét a részecskék mozgási energiájába megy át, ami növeli a hőmérsékletet (C-től D-ig). A D pontban a hőmérséklet elérte a forráspontot, de még mindig folyékony fázisban van. A D ponttól az E pontig a hőenergia legyőzi a kötéseket, és a részecskéknek elegendő mozgási energiájuk van ahhoz, hogy kilépjenek a folyadékból. Az anyag gázfázisba lép. Az E ponton túl a nyomás alatti további melegítéssel még tovább növelhető a hőmérséklet, így működik a gyorsfőző.
A fúzió és az elpárolgás látens hője
Az anyag fázisváltásához szükséges energiát látens hőnek nevezzük. A látens szó rejtettet jelent. Ha a fázisváltás szilárdból folyadékká történik, akkor a fúzió látens hőjét kell használnunk, ha pedig a fázisváltás folyadékból gázzá történik, akkor a párolgás látens hőjét kell használnunk.
A szükséges energia: Q= m L, ahol m az anyag tömege, L pedig a fajlagos látens fúziós vagy párolgási hő, amely azt a hőenergiát méri, amely 1 kg szilárd anyag folyadékká történő átalakításához szükséges.
Az 1. táblázat mutatja a
| Állag | Specifikus látens fúziós hő kJ.kg-1 |
°C | Specifikus látens gőzölési hő kJ.kg-1 |
°C |
|---|---|---|---|---|
| Víz | 334 | 0 | 2258 | 100 |
| Ethanol | 109 | -114 | 838 | 78 |
| Ethánsav | 192 | 17 | 395 | 118 |
| Kloroform | 74 | -64 | 254 | 62 |
| Higany | 11 | -39 | 294 | 357 |
| Kén | 54 | 115 | 1406 | 445 |
| Hidrogén | 60 | -259 | 449 | -253 |
| Oxygen | 14 | -219 | 213 | -183 |
| Nitrogén | 25 | -210 | 199 | -196 |
Hőcsövek
Amint nő a tranzitok sűrűsége egy mikroprocesszorban, a leadott hő mennyisége is növekszik. Egy Pentium 4 processzor (180 nm-es, 2 GHz-en futó) 55 watt teljesítményt termel hő formájában. Területe mindössze 131 mm2 . Ez 55 W/(131/(102)) = 42 W cm-2. Összehasonlításképpen egy gőzölős vasaló 5 Wcm-2.
Az egyik megoldás a hőcső. Ahogy a neve is mutatja, a magas hőmérsékletű régiókból a hőt alacsonyabb hőmérsékletű régiókba továbbítja, ahol több hely van a hűtőbordák vagy a hűtőventilátorok számára.
Bár csak úgy néz ki, mint egy lezárt fémcső, van benne egy kanóc vagy porózus anyag és egy magas látens párolgási hővel rendelkező folyadék. Amikor a csövet felmelegítik, a folyadék a hőt felhasználva elpárolog és gázzá alakul, a gáz a hőcső egy hidegebb régiójába kerül, ahol lecsapódik és a látens hőt felhasználva ismét folyadékká alakul. A hőcsövek megbízható és költséghatékony megoldást jelentenek a laptopok számára, ahol a ventilátorok csökkentenék az akkumulátor élettartamát.