Utajone ciepło, energia pochłonięta lub uwolniona przez substancję podczas zmiany jej stanu fizycznego (fazy), która występuje bez zmiany jej temperatury. Utajone ciepło związane ze stopieniem ciała stałego lub zamrożeniem cieczy nazywa się ciepłem topnienia; ten związany z odparowaniem cieczy lub ciała stałego lub kondensacją pary nazywa się ciepłem parowania. Utajone ciepło jest zwykle wyrażane jako ilość ciepła (w jednostkach dżuli lub kaloriach) na mol lub masę jednostkową substancji ulegającej zmianie stanu.
Na przykład, gdy naczynie z wodą jest ciągle gotowane, temperatura pozostaje na poziomie 100 ° C (212 ° F), dopóki ostatnia kropla nie wyparuje, ponieważ całe ciepło dodane do cieczy jest pochłaniane jako utajone ciepło parowania i odprowadzane przez uciekające cząsteczki pary. Podobnie, podczas topnienia lodu, pozostaje on w temperaturze 0 ° C (32 ° F), a ciekła woda, która powstaje z utajonym ciepłem topnienia, również ma temperaturę 0 ° C. Ciepło topnienia wody w 0 ° C wynosi około 334 dżuli (79,7 kalorii) na gram, a ciepło parowania w 100 ° C wynosi około 2230 dżuli (533 kalorii) na gram. Ponieważ ciepło parowania jest tak duże, para przenosi dużą ilość energii cieplnej, która jest uwalniana podczas kondensacji, dzięki czemu woda jest doskonałym płynem roboczym dla silników cieplnych.
Utajone ciepło powstaje w wyniku pracy wymaganej do pokonania sił, które utrzymują razem atomy lub cząsteczki w materiale. Regularna struktura krystalicznego ciała stałego jest utrzymywana przez siły przyciągania pomiędzy jego poszczególnymi atomami, które oscylują nieco wokół ich średnich pozycji w sieci krystalicznej. Wraz ze wzrostem temperatury ruchy te stają się coraz gwałtowniejsze, aż w punkcie topnienia siły przyciągające nie będą już wystarczające do utrzymania stabilności sieci krystalicznej. Jednak dodatkowe ciepło (utajone ciepło topnienia) musi zostać dodane (w stałej temperaturze), aby osiągnąć przejście do jeszcze bardziej nieuporządkowanego stanu ciekłego, w którym poszczególne cząstki nie są już utrzymywane w ustalonych pozycjach sieci, ale są wolne poruszać się w cieczy. Ciecz różni się od gazu tym, że siły przyciągania między cząsteczkami są wciąż wystarczające do utrzymania rzędu dalekiego zasięgu, który nadaje cieczy pewien stopień kohezji. W miarę dalszego wzrostu temperatury osiągany jest drugi punkt przejściowy (punkt wrzenia), w którym rząd dalekiego zasięgu staje się niestabilny w stosunku do w dużej mierze niezależnych ruchów cząstek w znacznie większej objętości zajmowanej przez parę lub gaz. Ponownie należy dodać dodatkowe ciepło (utajone ciepło parowania), aby przerwać porządek cieczy na dalekie odległości i osiągnąć przejście do w dużej mierze nieuporządkowanego stanu gazowego.
Utajone ciepło jest związane z procesami innymi niż zmiany pomiędzy fazą stałą, ciekłą i parą jednej substancji. Wiele ciał stałych występuje w różnych modyfikacjach krystalicznych, a przejścia między nimi zasadniczo obejmują absorpcję lub wydzielanie ciepła utajonego. Proces rozpuszczania jednej substancji w drugiej często wymaga ciepła; jeśli proces rozwiązania jest zmianą ściśle fizyczną, ciepło jest ciepłem utajonym. Czasami jednak procesowi towarzyszy zmiana chemiczna, a część ciepła związana jest z reakcją chemiczną. Zobacz także topienie.
