Latente Wärme, Energie, die von einem Stoff während einer Änderung seines physikalischen Zustands (Phase) absorbiert oder freigesetzt wird, ohne dass sich seine Temperatur ändert. Die latente Wärme, die mit dem Schmelzen eines Feststoffs oder dem Einfrieren einer Flüssigkeit verbunden ist, wird als Schmelzwärme bezeichnet. Das, was mit dem Verdampfen einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs oder dem Kondensieren eines Dampfes verbunden ist, wird als Verdampfungswärme bezeichnet. Die latente Wärme wird normalerweise als Wärmemenge (in Einheiten von Joule oder Kalorien) pro Mol oder Masseeinheit der Substanz ausgedrückt, die einen Zustandswechsel erfährt.
Wenn beispielsweise ein Topf Wasser weiter kocht, bleibt die Temperatur bei 100 ° C (212 ° F), bis der letzte Tropfen verdunstet ist, da die gesamte der Flüssigkeit zugesetzte Wärme als latente Verdampfungswärme absorbiert und von dieser abgeführt wird die austretenden Dampfmoleküle. Während Eis schmilzt, bleibt es in ähnlicher Weise bei 0 ° C (32 ° F), und das flüssige Wasser, das mit der latenten Schmelzwärme gebildet wird, befindet sich ebenfalls bei 0 ° C. Die Schmelzwärme für Wasser bei 0 ° C beträgt ungefähr 334 Joule (79,7 Kalorien) pro Gramm, und die Verdampfungswärme bei 100 ° C beträgt ungefähr 2.230 Joule (533 Kalorien) pro Gramm. Da die Verdampfungswärme so groß ist, trägt Dampf viel Wärmeenergie, die beim Kondensieren freigesetzt wird, was Wasser zu einem hervorragenden Arbeitsmedium für Wärmekraftmaschinen macht.
Latente Wärme entsteht durch die Arbeit, die erforderlich ist, um die Kräfte zu überwinden, die Atome oder Moleküle in einem Material zusammenhalten. Die regelmäßige Struktur eines kristallinen Feststoffs wird durch Anziehungskräfte zwischen seinen einzelnen Atomen aufrechterhalten, die leicht um ihre durchschnittlichen Positionen im Kristallgitter schwingen. Mit steigender Temperatur werden diese Bewegungen immer heftiger, bis am Schmelzpunkt die Anziehungskräfte nicht mehr ausreichen, um die Stabilität des Kristallgitters aufrechtzuerhalten. Es muss jedoch zusätzliche Wärme (die latente Schmelzwärme) (bei konstanter Temperatur) hinzugefügt werden, um den Übergang in den noch ungeordneteren flüssigen Zustand zu erreichen, in dem die einzelnen Partikel nicht mehr in festen Gitterpositionen gehalten werden, sondern frei sind sich durch die Flüssigkeit bewegen. Eine Flüssigkeit unterscheidet sich von einem Gas dadurch, dass die Anziehungskräfte zwischen den Partikeln immer noch ausreichen, um eine Fernordnung aufrechtzuerhalten, die der Flüssigkeit einen gewissen Kohäsionsgrad verleiht. Wenn die Temperatur weiter ansteigt, wird ein zweiter Übergangspunkt (der Siedepunkt) erreicht, an dem die Fernordnung relativ zu den weitgehend unabhängigen Bewegungen der Teilchen in dem viel größeren Volumen, das von einem Dampf oder Gas eingenommen wird, instabil wird. Erneut muss zusätzliche Wärme (die latente Verdampfungswärme) hinzugefügt werden, um die Fernordnung der Flüssigkeit zu durchbrechen und den Übergang in den weitgehend ungeordneten gasförmigen Zustand zu erreichen.
Latente Wärme ist mit anderen Prozessen verbunden als Änderungen zwischen der festen, flüssigen und der Dampfphase einer einzelnen Substanz. Viele Feststoffe existieren in unterschiedlichen kristallinen Modifikationen, und die Übergänge zwischen diesen beinhalten im Allgemeinen die Absorption oder Entwicklung latenter Wärme. Das Auflösen einer Substanz in einer anderen beinhaltet oft Wärme; Wenn der Lösungsprozess eine rein physikalische Änderung ist, ist die Wärme eine latente Wärme. Manchmal geht der Prozess jedoch mit einer chemischen Veränderung einher, und ein Teil der Wärme ist die mit der chemischen Reaktion verbundene. Siehe auch Schmelzen.
