Il calore latente è la quantità di calore che una sostanza deve assorbire o rilasciare per cambiare il suo stato fisico o fase, mantenendo la temperatura costante durante questo processo. Il calore fornito o rilasciato non si manifesta, non si "sente" come di consueto in una variazione di temperatura; da qui il termine calore latente.
La parola latente deriva dalla parola latina "latens" che significa nascosto, quindi il calore latente si comporta come se non esistesse quando la temperatura è stata mantenuta costante. Ma esiste: quello che succede è che è totalmente consumato nel cambiamento di fase o stato fisico.
Prendendo come esempio l'acqua, i cambiamenti di fase sono i seguenti: il ghiaccio (solido) si scioglie in acqua liquida (liquida) in un processo chiamato fusione; e l'acqua liquida a sua volta vaporizza per trasformarsi in vapore acqueo (gas) in un processo chiamato vaporizzazione.
D'altra parte, il vapore acqueo viene raffreddato in acqua liquida in un processo chiamato condensazione; e l'acqua liquida si trasforma di nuovo in ghiaccio in un processo chiamato solidificazione.
Ciascuno di questi cambiamenti di fase è associato a un calore latente, che può essere positivo (assorbimento) o negativo (rilascio)..
È la quantità di calore che deve essere fornita a una data quantità di sostanza solida per cambiare il suo stato fisico da solido a liquido. Durante la fusione non c'è variazione di temperatura, quindi mentre il solido fonde o fonde il liquido che si genera da esso ha la stessa temperatura dell'intero solido.
Generalmente, questo calore è determinato al normale punto di fusione, che è la temperatura alla quale il solido inizia a fondere sotto pressione atmosferica. A questa temperatura c'è un equilibrio o una presenza simultanea dello stato solido e dello stato liquido contemporaneamente..
Lo stato solido è caratterizzato dalla presenza di una struttura compatta dovuta all'esistenza di legami chimici ad alta energia, che gli conferiscono rigidità strutturale. Per la trasformazione di un solido in liquido, queste interazioni devono essere interrotte, quindi l'energia viene consumata (assorbita) a tale scopo.
Un tipico esempio è quando si consuma un gelato, composto da acqua, zucchero e altre sostanze. È comune osservare che il gelato, se non viene consumato velocemente, inizia a sciogliersi, cioè a sciogliersi. Ciò si verifica quando la temperatura del gelato raggiunge il punto di fusione del ghiaccio..
Verranno elencati alcuni esempi di calori latenti di fusione espressi in J / g; ovvero l'energia che un grammo di solido deve assorbire per fondersi al punto di fusione:
-Ice 334.0
-Alluminio 380.0
-Zolfo 38.1
-Rame 134.0
-Etanolo 104.0
-Mercurio 11.8
-Oro 64.5
-Argento 80.3
-Piombo 24.5
-Tungsteno 184
Il ghiaccio assorbe molto calore non perché le sue interazioni siano più forti, ma perché è in grado di dissipare eccezionalmente il calore tra i suoi cristalli..
È la quantità di calore che una data quantità di sostanza assorbe per passare da uno stato liquido a uno stato gassoso al normale punto di ebollizione. Cioè, è il calore che il liquido assorbe quando bolle e si trasforma in gas senza un aumento di temperatura..
All'interno del liquido le molecole delle sostanze possono interagire per la formazione di legami idrogeno e per forze di attrazione tra le molecole. Per passare una sostanza dallo stato liquido allo stato gassoso, queste forze devono essere superate, quindi è necessario fornire calore.
Il calore sensibile è ciò che il liquido assorbe solo per aumentare la sua temperatura, che dipenderà dal suo calore specifico. Nel frattempo, il calore latente della vaporizzazione viene utilizzato per trasformarlo direttamente in vapore, un processo molto più semplice al punto di ebollizione..
Di seguito sono elencati alcuni esempi di liquidi con i rispettivi calori latenti di vaporizzazione espressi nuovamente in J / g:
-Acido acetico 402
-Acetone 518
-Acqua 2256
-Alcool etilico 846
-Zolfo 1510
-Benzene 390
-Anidride carbonica 574
-Cloro 293
-Ether 377
-Glicerina 974
-Mercurio 295
-Ossigeno 214
Notare l'enorme calore latente dell'acqua liquida: 1 g di acqua liquida (circa 1 ml) deve assorbire 2256 J per vaporizzare. L'acqua liquida dissipa il calore che riceve anche meglio rispetto al ghiaccio.
È il calore che una certa quantità di sostanza deve emettere per passare dal suo stato liquido allo stato solido nel punto di solidificazione o congelamento. Ancora una volta, fino a quando il liquido non si sarà completamente solidificato, la temperatura rimarrà costante..
Il processo di solidificazione è il contrario del processo di fusione, quindi i valori del calore latente di solidificazione e quelli del calore latente di fusione sono gli stessi, ma con segni opposti..
Le molecole di una sostanza allo stato liquido si muovono con una certa libertà grazie all'energia che possiedono. Pertanto, per passare alla fase solida, le molecole devono rilasciare energia sotto forma di calore, che permette una maggiore interazione tra le molecole della sostanza..
L'interazione tra le molecole favorisce la formazione dei legami chimici della fase solida. Un esempio di ciò si verifica quando l'acqua liquida viene inserita nei contenitori che formano ghiaccio nel frigorifero congelatore. Il congelatore estrae il calore dall'acqua liquida e si solidifica per diventare ghiaccio.
Di seguito sono elencati alcuni esempi di calori latenti di solidificazione (in J / g) per alcuni liquidi:
-Acqua (-334)
-Alluminio (-380)
-Zolfo (-38)
-Rame (-134)
-Etanolo (-104)
È la quantità di calore che deve essere emessa o rilasciata da una certa quantità di sostanza, per passare dallo stato gassoso allo stato liquido. Il gas che condensa e il liquido formato mantengono la stessa temperatura durante la condensazione.
La condensa è l'opposto della vaporizzazione. Il calore latente di condensazione ha lo stesso valore del calore latente di vaporizzazione, ma con segno opposto, e al punto di ebollizione. Un esempio è quando si cucina e il vapore si condensa all'interno delle pentole..
Le molecole gassose si muovono liberamente guidate dall'energia che possiedono. Pertanto, devono rilasciare energia per consentire alle interazioni intermolecolari dello stato liquido di stabilirsi tra le molecole della sostanza..
In natura esistono molti altri esempi del fenomeno della condensazione dell'acqua. Il vapore acqueo sale nell'atmosfera e si condensa nelle nuvole sotto forma di goccioline d'acqua.
Si osserva anche la presenza di goccioline d'acqua nei finestrini delle auto, in conseguenza della condensa dell'acqua dovuta ad un abbassamento di temperatura che si verifica nelle prime ore del mattino, costituendo la cosiddetta rugiada.
Infine, per alcuni vapori verranno elencati i rispettivi calori latenti di condensazione espressi, ancora una volta, in J / g:
-Acido acetico (-402)
-Acetone (-518)
-Acqua (-2256)
-Alcool etilico (-846)
-Zolfo (-1510)
-Benzene (-390)
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