El calor es un componente importante de los cambios de fase. El calor latente se conoce como el calor necesario para convertir un sólido en fase líquida o vapor. Según su fase, tiene diferentes nombres como el calor de condensación, el calor de vaporización, etc. A veces es la cantidad de energía térmica absorbida o liberada para un cambio de fase. En este tema, trataremos el concepto de calor latente y la fórmula del calor latente con ejemplos. Aprendamos el concepto:
Fuente:es.wikipedia.org
Fórmula del calor latente
Concepto de cambio de fase:
Hervir el agua no es tan sencillo como encender la estufa. A medida que aplicamos calor al agua, la temperatura aumenta hasta alcanzar los 100 grados centígrados. El agua permanecerá a esta temperatura hasta que toda el agua pase de líquido a gas.
Durante este proceso, seguimos añadiendo energía calorífica al agua, pero aún así, la temperatura no aumenta. Esta energía extra dando lugar al concepto de calor latente.
Para una mejor comprensión, primero repasamos el concepto de cambios de fase. El cambio de fase se refiere a un cambio de la materia de un estado a otro. Los cambios de fase más comunes se ven en los diferentes estados del agua. Algunos ejemplos son la congelación del agua líquida para crear hielo o la ebullición del agua líquida para crear un gas. Como podemos decir, el calor juega un papel importante en el cambio de la materia de una fase a otra.
Definición de Calor Latente:
Normalmente, cuando añadimos o quitamos la energía calorífica de algún objeto, la temperatura del objeto cambia. Pero durante los cambios de fase, la temperatura de un objeto permanece constante. Esto se debe al hecho de que se requiere energía para que un objeto cambie de fase.
Por lo tanto, el calor latente es la energía térmica por unidad de masa necesaria para que se produzca un cambio de fase. Si consideramos las sustancias a nivel molecular, las moléculas gaseosas tendrán más vibración que las moléculas líquidas.
Por lo tanto, cuando añadimos calor a un líquido, en realidad estamos haciendo que las moléculas vibren. El calor latente será la energía necesaria para cambiar el movimiento molecular. Cada sustancia tiene un valor de calor latente único.
La fórmula del calor latente:
L = \frac{Q}{ M} \)
Donde,
Q = cantidad de calor
M = masa de la sustancia
Esta ecuación establece que el calor Q que debe añadirse o eliminarse para que un objeto de masa m cambie de fase. Denotamos el calor latente individual por L. La unidad del calor latente es \(Jkg^{-1}.\})
El valor del calor latente es variable. Depende de la naturaleza del cambio de fase que tiene lugar:
- El calor latente de fusión significa el cambio de líquido a sólido.
- El calor latente de vaporización significa de líquido a gas.
- El calor latente de sublimación significa el cambio de sólido a gas.
Ejemplos resueltos
Q.1: Calcule el calor latente de 10 kg de sustancia si la cantidad de calor para un cambio de fase es de 300 kcal.
Solución:
Los parámetros dados son,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
La fórmula del calor latente es:
L = \(\frac{Q}{ M})
= \(\frac {300}{5})
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Por lo tanto el calor latente será de 60 \(KcalKg{-1}\)