A LATENS HŐ MEGÉRTÉSE
A látens hő teljes megértése nagyban hozzájárul az Ön elemzési és előrejelzési készségeihez. A latens hő nem varázslatos dolog, de nagyon zavaró lehet megérteni. A vízmolekulák háromféleképpen mozoghatnak. Mozoghatnak rezgéssel, forgással és transzlációval. A jég nem nagyon tud szabadon mozogni. A jég rezeghet, de a jég merev marad. A folyékony víz szabadon mozog, de mivel a molekulák még mindig nagyon közel vannak egymáshoz, nem mozognak olyan szabadon, mint a levegő.
A szilárd víz (jég) a H20 legrendezettebb állapota, míg a gáz a legkevésbé rendezett. Ahhoz, hogy a jég jégből folyékony állapotba kerüljön, energiát kell hozzáadni, hogy a jég egy magasabb rendezett állapotból egy alacsonyabb rendezett állapotba kerüljön. Amikor a jég elolvad vagy a víz elpárolog, energiát kell elvenni a környezetből ahhoz, hogy a jég vagy a folyadék egy kevésbé rendezett állapotba kerüljön. A H20 molekulák közötti egyedi hidrogénkötések gyengítéséhez energiára van szükség. Amikor a víz (a három kifejezés bármelyikében) egy magasabb rendezett állapotból egy alacsonyabb rendezett állapotba kerül, a H20-at körülvevő levegőből hőt vonnak el. A három folyamat, amely hőt von el a környező levegőből, a párolgás, az olvadás és a szublimáció (szilárd anyagból gázzá alakulás). Amikor a víz (a három kifejezés bármelyikében) egy alacsonyabb rendezett állapotból egy magasabb rendezett állapotba kerül, a H20-at körülvevő levegő energiát kap hozzá. Ezt nevezzük látens hő felszabadulásának (pl. amikor a folyékony vízből hőt vonunk el, az egyes vízmolekulák lelassulnak. Végül addig a pontig lassulnak, ahol a hidrogénkötések már nem engedik a folyadékot forogni. Ekkor jég alakul ki. A vízmolekulák egykor a forgáshoz szükséges energiát a környező levegőnek adták át). A három folyamat, amely hőt ad a környező levegőnek, a kondenzáció, a fagyás és a lerakódás (gázból szilárd anyag lesz).
FONTOS: a párolgás és a kondenzáció folyamatai 7,5-szer annyi energiát vesznek igénybe, mint az olvadás vagy a fagyás. Ezért a párolgás általi lehűlés sokkal jobban lehűti a levegőt, mint a hó olvadása. Tegyük fel például, hogy hó esik, és a külső hőmérséklet 40 Fahrenheit fok. Ahogy a hó a melegebb levegőbe esik, elkezd olvadni, és egy része elpárolog. A nedves hó párolgása 7,5-szer jobban lehűti a levegőt, mint a hó olvadása. Ha a hőmérséklet 40 fokról 32 fokra csökken, ahogy a hó lehull, a 8 fokos lehűlésből körülbelül 7 fokot a párolgás okoz. Az olvadás is hűti a levegőt, csak közel sem annyira, mint a párolgás. Amikor a víz fázisváltáson megy keresztül (szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotból egy másik fázisba), a H20 hőmérséklete változatlan marad. Miért? Mert vagy energiát használnak fel a H20 molekulák közötti hidrogénkötések gyengítésére, vagy energiát vonnak el a H20-tól, ami a hidrogénkötéseket szorosabbá teszi. Amikor a jég elolvad, a környezetből energiát veszünk el, amely a jégbe kerül, hogy lazítsa a hidrogénkötéseket. A hidrogénkötések lazításához elvett energia hatására a környező levegő lehűl (a környezetből energiát vonnak el: ez a látens hőelnyelés). Az olvadó jég hőmérséklete azonban nem változik, amíg az összes jég el nem olvad. A szilárd halmazállapotból minden hidrogénkötést fel kell bontani, mielőtt az energia felhasználható lenne a H20 hőmérsékletének növelésére.
Az energia mindig egy melegebb tárgyból áramlik egy hidegebb tárgy felé. Egy 32 fokos jégkocka energiát vesz fel a fagypontnál melegebb hőmérsékletű levegőből. Az energia a szobából a jégkocka felé áramlik. Dobj elég jégkockát a konyhádba, és észreveheted, hogy a levegő hőmérséklete kissé lehűl. A melegebb helyiségből energiát vesznek el, és a jégkockákba áramlik, hogy megolvadjanak; Az energia kivonása hűtést okoz. Ugyanez érvényes a fagyasztás és a kondenzáció összehasonlításakor. A kondenzációs folyamat 7,5-szer jobban felmelegíti a környező levegőt, mint amikor a fagyasztás történik. Amikor zivatar alakul ki, a kondenzáció által felszabaduló látens hő 7,5-szer akkora, mint a fagyás által felszabaduló látens hő. Most pedig alkalmazzuk ezt a látens hőfolyamatot az előrejelzés szempontjából.
1. Az esőből származó párolgási lehűlés (légmozgás hiányában) a hőmérséklet csökkenését, de a harmatpont növekedését eredményezi. A harmatpont mindig (a normálisan megfigyelt hőmérsékleti tartományban) nagyobb mértékben fog emelkedni, mint ahogy a hőmérséklet csökken (pl. tegyük fel, hogy a hőmérséklet 70 F, a harmatpont 50 F, egy tartós eső után a hőmérséklet kb. 63 fokra fog lehűlni, a harmatpont pedig kb. 63 fokra fog emelkedni).
2. A hőmérséklet nehezen melegszik jelentősen azokon a napokon, amikor felszíni hótakaró van. A hó olvadása és párolgása folyamatosan hűti a levegőt.
3. A kondenzáció látens hőt szabadít fel. Ennek hatására a felhő hőmérséklete melegebb lesz, mint amilyen egyébként lenne, ha nem adna le látens hőt. Bármikor, amikor egy felhő melegebb, mint a környező környezeti levegő, tovább emelkedik és fejlődik. Minél több nedvességet tartalmaz egy felhő, annál nagyobb a látens hő leadásának lehetősége.
4. Az olvadás vagy párolgás során tapasztalt lehűlés mértéke a harmatponti depresszió függvénye. Ha a levegő telített, a párolgás minimális lesz. A párolgási lehűlés nem tud bekövetkezni, amint harmat képződik a talajon, de elkezdődhet, amikor a nap elkezdi felmelegíteni a felszínt (a harmatpont-depresszió 0-nál nagyobb lesz).
5. A száraz éghajlaton általában nagyobb a hőmérséklet napi ingadozása, mint a nedves éghajlaton. Ennek elsődleges oka a látens hő miatt van. Száraz éghajlaton a párolgás általi hűtés minimális, és kevés a hosszúhullámú sugárzás éjszakai csapdába ejtéséhez szükséges vízgőz. Ezért egy száraz éghajlaton a legmagasabb hőmérsékleti értékek magasabbak, a legalacsonyabbak pedig alacsonyabbak lesznek, mint egy nedves éghajlaton ugyanazon a magasságon és szélességi fokon (minden más tényezőt figyelembe véve).