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Wärme, latente

Als latente Wärme (lateinisch latens ‚verborgen‘) bezeichnet man vorwiegend in der Meteorologie und der Versorgungstechnik die bei einem Phasenübergang erster Ordnung aufgenommene oder abgegebene Enthalpie in der Einheit Joule. Der in der Thermodynamik dafür verwendete Fachbegriff lautet Umwandlungsenthalpie, da die Phasenübergänge im offenen System isotherm und isobar sind, während sich das spezifische Volumen ändert. Je nach Art des Phasenübergangs wird z. B. zwischen Sublimations-, Schmelz-, Verdampfungs- oder Kondensationsenthalpie unterschieden. Der Begriff der latenten Wärme ist aus thermodynamischer Sicht veraltet, da Wärme neben Arbeit als Übertragungsgröße von Energie über die Systemgrenze eines thermodynamischen Systems definiert ist.

Dagegen heißt die für eine Temperaturerhöhung aufgebrachte Energie umgangssprachlich fühlbare Wärme. In der Thermodynamik lautet der dafür verwendete Fachbegriff thermische Energie. Ihr Verhältnis zur latenten Wärme wird Bowen-Verhältnis genannt.

Beispiele

Phasenübergang flüssig ↔ gasförmig: Bis zum Siedepunkt erhitztes Wasser hat bis dahin thermische Energie aufgenommen. Bei weiterer Energiezufuhr wird das Wasser nicht heißer, sondern verdampft unter erheblicher Volumenzunahme. Als Dampf enthält das Wasser mehr Energie als vorher in flüssiger Form, obwohl der Dampf nicht heißer ist. Bei der Kondensation des Wasserdampfs zu flüssigem Wasser wird die Energie wieder frei, wobei die Temperatur konstant bleibt (isothermer Prozess) und das Volumen abnimmt. Die vom Betrag her identische Energiemenge heißt beim Verdampfen Verdampfungsenthalpie und beim Verflüssigen Kondensationsenthalpie; lediglich die Vorzeichen unterscheiden sich.
Beim Phasenübergang fest ↔ flüssig heißt die aufzuwendende oder freiwerdende Energie je nach Richtung Schmelzenthalpie bzw. Kristallisationsenthalpie.

Spezifische latente Wärme

Die latente Wärme ist als spezifische Größe tabelliert, d. h. als Wärmemenge bezogen auf eine bestimmte Menge eines Stoffes – zu finden z. B. im Periodensystem der Elemente:

die auf die Masse bezogene spezifische latente Wärme hat die SI-Einheit Joule pro Kilogramm (J/kg)
die auf die Stoffmenge bezogene spezifische latente Wärme („molare latente Wärme“) hat die Einheit Joule pro Mol (J/mol).

Bedeutung für die Geothermie

Latente Wärme spielt sowohl in der Oberflächennahen Geothermie als auch in der Tiefen Geothermie eine Rolle. Zentral sind meist die Übergänge des Wassers in verschiedenen Aggregatzustände (fest, flüssig, gasfömig). Diese Übergänge können sowohl in technischen Anlagen als auch frei im Untergrund stattfinden. Daneben sind auch Phasenübergänge von Arbeitsmitteln (z.B. CO₂) von Interessen.