潜热物理学

潜热，物质在不改变其温度的情况下发生物理状态（相）变化时吸收或释放的能量。与熔化固体或冻结液体相关的潜热被称为熔化热。与汽化液体或固体或冷凝蒸汽有关的过程称为汽化热。潜热通常表示为每摩尔或单位质量的状态改变物质的热量（以焦耳或卡路里为单位）。

例如，当一锅水保持沸腾时，温度保持在100°C（212°F），直到最后一滴蒸发为止，这是因为所有添加到液体中的热量都作为潜在的蒸发热被吸收并被带走逸出的蒸气分子。类似地，冰融化时仍保持在0°C（32°F），并且通过熔化潜热形成的液态水也处于0°C。水在0°C时的熔化热约为每克334焦耳（79.7卡路里），而100°C时的蒸发热约为每克2230焦耳（533卡路里）。因为汽化的热量很大，所以蒸汽携带大量的热能，当冷凝时会释放出热量，这使水成为热力发动机的绝佳工作流体。

潜热来自克服将材料中原子或分子保持在一起的力所需的功。结晶固体的规则结构通过其各个原子之间的吸引力来保持，这些吸引力在其在晶格中的平均位置附近略微振荡。随着温度升高，这些运动变得越来越剧烈，直到在熔点时吸引力不再足以维持晶格的稳定性。但是，必须添加额外的热量（熔化潜热）（在恒定温度下），以实现向甚至更无序的液态的转变，在这种状态下，单个颗粒不再保持在固定的晶格位置，而是自由的在液体中移动。液体与气体的不同之处在于，粒子之间的吸引力仍然足以维持使液体具有一定凝聚力的远距离有序。随着温度的进一步升高，达到第二个转变点（沸点），在该转变点上，相对于蒸汽或气体占据的更大体积中的粒子的很大程度上独立的运动，长程有序变得不稳定。再一次，必须添加额外的热量（汽化潜热）以打破液体的长程顺序，并完成向大量无序气态的转变。

潜热与除单个物质的固相，液相和气相之间的变化以外的过程有关。许多固体以不同的结晶形式存在，它们之间的转变通常涉及潜热的吸收或释放。将一种物质溶解在另一种物质中的过程通常涉及热量。如果固溶过程是严格的物理变化，那么热量就是潜热。但是，有时该过程伴随着化学变化，并且部分热量是与化学反应相关的热量。另请参见融化。