Che cos'è il calore latente? Definizione ed esempi
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Calore latente specifico (L) è definito come la quantità di energia termica (calore, Q) che viene assorbito o rilasciato quando un corpo subisce un processo a temperatura costante. L'equazione per il calore latente specifico è:
L = Q / m
dove:
- L è il calore latente specifico
- Q è il calore assorbito o rilasciato
- m è la massa di una sostanza
I tipi più comuni di processi a temperatura costante sono i cambiamenti di fase, come fusione, congelamento, vaporizzazione o condensa. L'energia è considerata "latente" perché è essenzialmente nascosta all'interno delle molecole fino a quando non si verifica il cambiamento di fase. È "specifico" perché è espresso in termini di energia per unità di massa. Le unità più comuni di calore latente specifico sono joule per grammo (J / g) e chilojoule per chilogrammo (kJ / kg).
Il calore latente specifico è una proprietà intensiva della materia. Il suo valore non dipende dalla dimensione del campione o da dove all'interno di una sostanza viene prelevato il campione.
Storia
Il chimico britannico Joseph Black introdusse il concetto di calore latente da qualche parte tra il 1750 e il 1762. I produttori di whisky scozzese avevano assunto il nero per determinare la migliore miscela di combustibile e acqua per la distillazione e studiare i cambiamenti di volume e pressione a temperatura costante. Il nero ha applicato la calorimetria per il suo studio e ha registrato valori di calore latente.
Il fisico inglese James Prescott Joule ha descritto il calore latente come una forma di energia potenziale. Joule credeva che l'energia dipendesse dalla specifica configurazione delle particelle in una sostanza. In effetti, è l'orientamento degli atomi all'interno di una molecola, il loro legame chimico e la loro polarità che influenzano il calore latente.
Tipi di trasferimento di calore latente
Il calore latente e il calore sensibile sono due tipi di trasferimento di calore tra un oggetto e il suo ambiente. Le tabelle sono compilate per il calore latente di fusione e il calore latente di vaporizzazione. Il calore sensibile, a sua volta, dipende dalla composizione di un corpo.
- Calore latente di fusione: Il calore latente di fusione è il calore assorbito o rilasciato quando la materia si scioglie, cambiando fase da solido a liquido a temperatura costante.
- Calore latente di vaporizzazione: Il calore latente di vaporizzazione è il calore assorbito o rilasciato quando la materia vaporizza, cambiando fase da fase liquida a fase gassosa a temperatura costante.
- Calore sensibile: Sebbene il calore sensibile sia spesso chiamato calore latente, non è una situazione a temperatura costante, né è coinvolto un cambiamento di fase. Il calore sensibile riflette il trasferimento di calore tra la materia e l'ambiente circostante. È il calore che può essere "percepito" come un cambiamento nella temperatura di un oggetto.
Tabella dei valori specifici di calore latente
Questa è una tabella di calore latente specifico (SLH) di fusione e vaporizzazione per materiali comuni. Notare i valori estremamente elevati di ammoniaca e acqua rispetto a quelli delle molecole non polari.
| Materiale | Punto di fusione (° C) | Punto di ebollizione (° C) | SLH di Fusion kJ / kg | SLH di vaporizzazione kJ / kg |
| Ammoniaca | & # X2212; 77.74 | & # X2212; 33,34 | 332,17 | 1369 |
| Diossido di carbonio | & # X2212; 78 | & # X2212; 57 | 184 | 574 |
| Alcol etilico | & # X2212; 114 | 78,3 | 108 | 855 |
| Idrogeno | & # X2212; 259 | & # X2212; 253 | 58 | 455 |
| Condurre | 327.5 | 1750 | 23.0 | 871 |
| Azoto | & # X2212; 210 | & # X2212; 196 | 25.7 | 200 |
| Ossigeno | & # X2212; 219 | & # X2212; 183 | 13.9 | 213 |
| Refrigerante R134A | & # X2212; 101 | & # X2212; 26.6 | & # X2014; | 215,9 |
| toluene | & # X2212; 93 | 110.6 | 72.1 | 351 |
| acqua | 0 | 100 | 334 | 2264.705 |
Calore sensibile e meteorologia
Mentre il calore latente di fusione e vaporizzazione sono utilizzati in fisica e chimica, i meteorologi considerano anche il calore sensibile. Quando il calore latente viene assorbito o rilasciato, produce instabilità nell'atmosfera, potenzialmente producendo condizioni meteorologiche avverse. La variazione del calore latente altera la temperatura degli oggetti quando entrano in contatto con aria più calda o più fredda. Sia il calore latente che sensibile fanno muovere l'aria, producendo vento e movimento verticale delle masse d'aria.
Esempi di calore latente e sensibile
La vita quotidiana è piena di esempi di calore latente e sensibile:
