Εξηγεί τις έννοιες της αισθητής και της λανθάνουσας θερμότητας κατά τη μεταβολή της κατάστασης των σωμάτων με κατάλληλα παραδείγματα, διαγράμματα και κινούμενες εικόνες (animations)

1. 14ο εςπερινό ΕΠΑ.Λ. Θεςςαλονίκθσ
Αϋ τάξθ
ομάδα προςανατολιςμοφ
ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
Αρχζσ Μθχανολογίασ
Μεταβολι τθσ Κατάςταςθσ των ΢ωμάτων
Αιςκθτι & Λανκάνουςα Θερμότθτα
Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02

2. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
οι τρεισ καταςτάςεισ των ςωμάτων
3. Αζρια (υδρατμόσ)
2. Τγρι (νερό)
1. ΢τερεά (πάγοσ)

3. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
τιξθ των ςωμάτων
 τιξθ: το φαινόμενο τθσ μεταβολισ του ςτερεοφ ςϊματοσ ςε
υγρό
π.χ. το λιώςιμο του πάγου ςε νερό
ΠΑΡΑΣΗΡΗ΢ΕΙ΢:
1. θ τιξθ ενόσ ςτερεοφ ςώματοσ ςυμβαίνει πάντα με τθν
προςκικθ κερμότθτασ
2. θ κερμοκραςία τιξθσ είναι χαρακτθριςτικι για όλα τα ςώματα
και παραμζνει ςτακερι κατά τθ διάρκεια τθσ μεταβολισ εφόςον
θ πίεςθ παραμζνει ςτακερι
για τθν τιξθ 1 kgr πάγου ςε ατμοςφαιρικι πίεςθ απαιτείται
προςκικθ κερμότθτασ 80 kcal. Η κερμοκραςία τιξθσ είναι 0 οC

4. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
πιξθ των ςωμάτων
 πιξθ: το φαινόμενο τθσ μεταβολισ του υγροφ ςε ςτερεό
ςϊμα
π.χ. θ ςτερεοποίθςθ του νεροφ ςε πάγο
ΠΑΡΑΣΗΡΗ΢ΕΙ΢:
1. θ πιξθ ενόσ υγροφ ςώματοσ ςυμβαίνει πάντα με τθν
αφαίρεςθ κερμότθτασ
2. θ κερμοκραςία πιξθσ είναι χαρακτθριςτικι για όλα τα
ςώματα και παραμζνει ςτακερι κατά τθ διάρκεια τθσ
μεταβολισ εφόςον θ πίεςθ παραμζνει ςτακερι
για τθν πιξθ 1kgr νεροφ ςε ατμοςφαιρικι πίεςθ απαιτείται
αφαίρεςθ κερμότθτασ 80 kcal. Η κερμοκραςία πιξθσ είναι 0 οC

5. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
ατμοποίθςθ των υγρϊν
 ατμοποίθςθ : το φαινόμενο τθσ μεταβολισ του υγροφ ςε
αζριο π.χ. θ ατμοποίθςθ του νεροφ
ΠΑΡΑΣΗΡΗ΢ΕΙ΢:
1. θ ατμοποίθςθ ενόσ υγροφ ςώματοσ ςυμβαίνει πάντα με τθν
προςκικθ κερμότθτασ
2. θ κερμοκραςία ατμοποίθςθσ είναι χαρακτθριςτικι για όλα
τα υγρά ςώματα και παραμζνει ςτακερι κατά τθ διάρκεια
τθσ μεταβολισ εφόςον θ πίεςθ παραμζνει ςτακερι
για τθν ατμοποίθςθ 1kgr νεροφ ςε ατμοςφαιρικι πίεςθ απαιτείται
προςκικθ κερμότθτασ 539 kcal.
Η κερμοκραςία ατμοποίθςθσ είναι 100 οC

6. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
ατμοποίθςθ των υγρϊν
3. θ κερμοκραςία ατμοποίθςθσ λζγεται ςθμείο βραςμοφ ι
κερμοκραςία κορεςμοφ
4. κακώσ αυξάνεται θ πίεςθ που πραγματοποιείται θ μεταβολι,
αυξάνεται και θ κερμοκραςία ατμοποίθςθσ και αντίςτροφα
P=0,7 atm
P=2 atm
ατμόσ
ςφνδεςθ
με αντλία
κενοφ
P=1 atm
P=2,7 atm
ατμόσ
ατμόσ
ατμόσ
νερό
90 οC
νερό
100 οC
νερό
120 οC
νερό
130 οC
Q
Q
Q
Q

7. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμοκραςία ατμοποίθςθσ των υγρϊν
 τα ψυκτικά υγρά ατμοποιοφνται ςε αρνθτικζσ κερμοκραςίεσ!
Θερμοκραςία (οC) ατμοποίθςθσ ψυκτικϊν υγρϊν ςε ατμοςφαιρικι πίεςθ

8. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
ςυμπφκνωςθ των υγρϊν
ςυμπφκνωςθ: το φαινόμενο τθσ μεταβολισ του αερίου ςε
υγρό π.χ. το φαινόμενο τθσ βροχισ (υγροποίθςθ των υδρατμών)
ΠΑΡΑΣΗΡΗ΢ΕΙ΢:
1. θ ςυμπφκνωςθ ενόσ υγροφ ςώματοσ ςυμβαίνει πάντα με τθν
αφαίρεςθ κερμότθτασ
2. θ κερμοκραςία ςυμπφκνωςθσ είναι χαρακτθριςτικι για όλα
τα αζρια και παραμζνει ςτακερι κατά τθ διάρκεια τθσ
μεταβολισ εφόςον θ πίεςθ παραμζνει ςτακερι
για τθν ςυμπφκνωςθ 1kgr νεροφ ςε ατμοςφαιρικι πίεςθ απαιτείται
αφαίρεςθ κερμότθτασ 539 kcal.
Η κερμοκραςία ςυμπφκνωςθσ είναι 100 οC

9. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
ειδικι κερμότθτα (c)
ειδικι κερμότθτα (c): το ποςό τθσ κερμότθτασ που
χρειάηεται θ μονάδα μάηασ (1kg) του ςώματοσ για να
μεταβλθκεί θ κερμοκραςία του κατά 1Κ (=κατά 1oC)
Μονάδεσ ειδικισ κερμότθτασ (c)
Διεκνζσ ΢φςτθμα SI: kJ/kg.K
Σεχνικό ΢φςτθμα : kcal/kg.οC
kJ/kg.K
kcal/kg.οC
νερό
4,187
1
ςίδθροσ
0,500
0,12
χαλκόσ
0,395
0,095
γυαλί
0,84
0,2
πετρζλαιο
2,10
0,50
υλικό

10. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
θ ειδικι κερμότθτα ςτισ 3 καταςτάςεισ
 για κάκε ςώμα, θ ειδικι κερμότθτα (c) διαφζρει ςτισ 3
καταςτάςεισ του
c = 0,5 kcal/kg.οC
c = 1 kcal/kg.οC
c = 0,46 kcal/kg.οC
-9 οC
Δt
11 οC
110 οC
-10 οC
= 1oC
10 οC
= 1oC
109 οC
1 kg πάγου
Q = 0,5 kcal
Δt
1 kg νεροφ
Q = 1 kcal
Δt = 1oC
1 kg ατμοφ
Q = 0,46 kcal

11. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
αιςκθτι κερμότθτα
 αιςκθτι κερμότθτα (Qs): το ποςό τθσ κερμότθτασ που
προςτίκεται ι αφαιρείται
από ζνα ςώμα μάηασ m για να
μεταβάλλει τθ κερμοκραςία του από t1 ςε t2, χωρίσ να αλλάηει
τθν κατάςταςι του
Qs = m . c . (t2 - t1)
Δt = t2 - t1
Qs = m . c . Δt
 λζγεται «αιςκθτι» γιατί τθν αντιλαμβανόμαςτε κακώσ
αλλάηει θ ζνδειξθ του κερμομζτρου

12. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
αιςκθτι κερμότθτα
Παράδειγμα 1o : να βρειεί το ποςό τησ ιερμότητασ που χρειάζονται τα
50kg νεροφ για να μεταβληιεί η ιερμοκραςία από τουσ 50 oC ςτουσ 80 oC
80οC
αφξθςθ τθσ
κερμοκραςίασ
ςθμαίνει αιςκθτι
κερμότθτα Qs
Δεδομζνα:
m=50kg
t1= 50 oC
t2= 80 oC
c=1 kcal/kg.οC
Δt = 30oC
50οC
50 kg νεροφ
Qs=m. c . (t2 - t1)
Qs= 1.500 kcal
Qs= 50kg . 1kcal/kg.οC . (80 oC - 50 oC )=1.500 kcal

13. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
λανκάνουςα κερμότθτα
 λανκάνουςα κερμότθτα (qL): το ποςό τθσ κερμότθτασ που
πρζπει να προςτεκεί ι να αφαιρεκεί από τθ μονάδα μάηασ (1kg)
του ςώματοσ για να αλλάξει θ κατάςταςι του
λζγεται «λανκάνουςα» γιατί τθν δεν τθν αντιλαμβανόμαςτε
κακώσ θ ζνδειξθ του κερμομζτρου παραμζνει ςτθν ίδια κζςθ
μονάδεσ λανκάνουςασ κερμότθτασ qL:
Διεκνζσ ΢φςτθμα (SI):
kJ/kg
Σεχνικό ΢φςτθμα (T΢):
kcal/kg
Αγγλοςαξονικό ΢φςτθμα (IP): BTU/lb
για το νερό ςε πίεςθ p=1atm
πιξθσ ι τιξθσ: qL= 80 kcal/kg
ατμοποίθςθσ ι ςυμπφκνωςθσ:
qL=539 kcal/kg
1 kcal/kg = 4,187 kJ/kg ≈ 4 BTU/lb

14. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
λανκάνουςα κερμότθτα τιξθσ & ατμοποίθςθσ
 για κάκε ςώμα, θ λανκάνουςα κερμότθτα τιξθσ (=πιξθσ)
και ατμοποίθςθσ (=ςυμπφκνωςθσ) είναι διαφορετικι
λανκάνουςα κερμότθτα τιξθσ
qL = 80 kcal/kg
λανκάνουςα κερμότθτα ατμοποίθςθσ
qL = 539 kcal/kg
100 οC
Δt = 0 oC
Δt
0 οC
= 0 oC
νεροφ
1 kg
πάγου
Q = 80 kcal
ατμοφ
1 kg
νεροφ
Q = 539 kcal

15. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
λανκάνον (QL) & ολικό (Qtot) ποςό κερμότθτασ
 λανκάνον ποςό κερμότθτασ (QL): το ποςό τθσ κερμότθτασ
που προςτίκεται ι αφαιρείται από ζνα ςώμα με μάηα m κατά τθ
διάρκεια τθσ αλλαγισ φάςθσ ενόσ ςώματοσ
QL =m . qL
 ολικό ποςό κερμότθτασ (Qtot): το άκροιςμα τθσ αιςκθτισ και
λανκάνουςασ κερμότθτασ, που προςτίκεται ι αφαιρείται από
ζνα ςώμα με μάηα m
Qtot = Qs + QL

16. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
ολικό ποςό κερμότθτασ (Qtot)
Παράδειγμα 2o: να βρειεί το ςυνολικό ποςό τησ ιερμότητασ (Qtot ) που
χρειάζονται τα 50 kg νεροφ ιερμοκραςίασ 50 oC για να ατμοποιηιοφν
Δεδομζνα:
m=50kg
t1= 50 oC
tκορ= 100 oC
c=1 kcal/kg.οC
qL=539 kcal/kg
100οC
Δt = 50oC
50οC
Qtot = Qs + QL
50 kg νεροφ
ατμοφ
Qs= 50kg . 1kcal/kg.οC . (100oC - 50oC )= 2.500 kcal
QL= m . qL= 50kg . 539kcal/kg = 26.950 kcal
Qtot = Qs + QL= 2.500 + 26.950 = 29.450 kcal
Qs= 2.500 kcal
QL= 26.950 kcal

17. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Παράδειγμα 3ο: να υπολογιςιεί το ςυνολικό ποςό ιερμότητασ (Qtot ) που πρέπει να
χορηγθςουμε ςτο 1kg πάγου ιερμοκραςίασ -10oC για να μετατραπεί ςε νερό
ιερμοκραςίασ κορεςμοφ 100oC
100οC
Qs = m . c . Δt
πάγο -10οC → πάγο 0οC
Δt = 100oC
Qs = 1kg . 0,5 kcal/kg.οC . 10oC =
0οC
Δt = 10oC
QL =m . qL
-10οC
5 kcal
πάγο 0οC → νερό 0οC
νεροφ
1 kg
πάγου
Qs= 5 kcal
QL= 80 kcal
Qs= 100 kcal
QL= m . qL = 1kg . 80 kcal/kg = 80 kcal
νερό 0οC → νερό 100οC
Qs =1kg . 1 kcal/kg.οC . 100 oC = 100 kcal
Qtot = 5 + 80+ 100 = 185 kcal

18. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Α: πάγοσ κερμοκραςίασ -10 οC
+ 5 kcal
Β: πάγοσ κερμοκραςίασ 0 οC
αιςκθτι
κερμότθτα
T (oC)
110
100
20
10
0
Α
-10
Β
Q (kcal)
5 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC

19. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Β: πάγοσ κερμοκραςίασ 0 οC
+ 80 kcal
Γ: νερό κερμοκραςίασ 0 οC
λανκάνουςα
κερμότθτα
T (oC)
110
100
20
10
0
Α
-10
5 kcal
Β
Γ
Q (kcal)
80 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC

20. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Γ: νερό κερμοκραςίασ 0 οC
+ 100 kcal
Δ: νερό κερμοκραςίασ 100 οC
αιςκθτι
κερμότθτα
T (oC)
110
Δ
100
20
10
0
Α
-10
5 kcal
Β
Γ
Q (kcal)
80 kcal
100 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC

21. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Δ: νερό κερμοκραςίασ 100 οC
+ 539 kcal
Ε: ατμόσ κερμοκραςίασ 100 οC
λανκάνουςα
κερμότθτα
T (oC)
110
Δ
100
Ε
20
10
0
Α
-10
5 kcal
Β
Γ
Q (kcal)
80 kcal
100 kcal
539 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC

22. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Ε: ατμόσ κερμοκραςίασ 100 οC
+ 4,6 kcal
Ζ: ατμόσ κερμοκραςίασ 110 οC
αιςκθτι
κερμότθτα
T (oC)
110
Ζ
Δ
100
Ε
20
10
0
Α
-10
5 kcal
Β
Γ
Q (kcal)
80 kcal
100 kcal
539 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC
4,6 kcal

23. Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02
Θερμότθτα που προςτίκεται ςε 1kg νεροφ
Qtot= 5 + 80 + 100 + 539 + 4,6 =728,60 kcal = 3.050 kJ
T (oC)
Ζ
110
Δ
100
Ε
20
10
0
Α
-10
5 kcal
Β
Γ
Q (kcal)
80 kcal
100 kcal
539 kcal
μετατροπι 1kg πάγου κερμοκραςίασ -10οC ςε ατμό 110οC
4,6 kcal

24. ςασ ευχαριςτϊ για τθν
προςοχι ςασ
Πνευματικόσ Γιϊργοσ, ΠΕ17.02