Verdampfungswärme

Die Verdampfungswärme Q_v ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit am Siedepunkt vollständig zu verdampfen.

Für den Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Aggregatzustand wird - auch wenn sich die Flüssigkeit schon am Siedepunkt befindet - zusätzliche Energie benötigt. Diese Energie dient zur Überwindung der noch vorhandenen Anziehungskräfte zwischen den Atomen oder Molekülen. Dabei geht diese Energie aufgrund des Energieerhaltungssatzes nicht verloren, sondern wird zu einem Teil der im Gas vorhandenen inneren Energie. Kondensiert das Gas wieder, so wird diese Energie in Form der betragsmäßig identischen Kondensationswärme auch wieder frei, weshalb man sich an kondensierendem Wasserdampf besonders leicht verbrühen kann.

Die Verdampfungswärme ist bei Wasser aufgrund der Vielzahl der Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Wassermolekülen mit 2498 kJ/kg besonders hoch und man bezeichnet die hierbei „zwischengespeicherte“ Energiemenge auch als latente Wärme.

Verdampft eine Flüssigkeit in die Gasphase eines anderen Stoffes infolge der Unterschreitung ihres Sättigungsdampfdruckes in dieser Gasphase, so spricht man von Verdunstung statt Verdampfung, z. B. bei Wasser im Gasgemisch der Luft. Die Verdampfungswärme wird dann der Flüssigkeit entzogen, weshalb man sie auch Verdunstungskälte und den Vorgang selbst Verdunstungskühlung nennt. Die Flüssigkeitskühlung durch Verdunstung ist z. B. die Funktionsgrundlage eines Kühlturms.

In der Thermodynamik spricht man, anstatt von der eher in der allgemeinen Physik gebräuchlichen Verdampfungswärme, meist von der stoffmengenbezogenen Verdampfungsenthalpie.

Verschiedene Stoffe

Bei Edelgasen ist die Verdampfungswärme am kleinsten, da eigentlich nur Van-der-Waals-Kräfte überwunden werden müssen, bei anderen Flüssigkeiten kommen Dipolmoment oder Wasserstoffbrückenbindung hinzu. Noch höher ist die Verdampfungswärme bei den Metallen (starke metallische Bindung) und am höchsten bei den Salzen wegen der vergleichsweise extrem starken Ionenbindung.

Physik und Chemie

Für Berechnungen wird die Verdampfungswärme in der Physik meist auf die Masse bezogen und heißt dann spezifische Verdampfungswärme σ_v (Einheit: Joule pro Kilogramm). In der Chemie bzw. Thermodynamik wird die Verdampfungswärme jedoch üblicherweise auf die Stoffmenge bezogen und heißt dann Verdampfungsenthalpie.

Bei Substanzen, die sublimieren (Phasenumwandlung von fest nach gasförmig, Beispiel: Iod), spricht man von einer Sublimationswärme, welche zusätzlich zur Verdampfungswärme auch die Schmelzwärme des Stoffes berücksichtigt.

Beispiel: Die Verdampfungswärme von Wasser beträgt unter Normalbedingungen rund 2256,7 kJ/kg oder 40,6 kJ/mol.