Il calore è una componente importante dei cambiamenti di fase. Il calore latente è conosciuto come il calore richiesto per convertire un solido in una fase liquida o di vapore. Secondo la sua fase, ha nomi diversi come il calore di condensazione, il calore di vaporizzazione, ecc. A volte è la quantità di energia termica assorbita o rilasciata per un cambiamento di fase. In questo argomento, tratteremo il concetto di calore latente e la formula del calore latente con esempi. Impariamo il concetto!
Fonte:en.wikipedia.org
Formula del calore latente
Concetto di cambiamento di fase:
Bollire l’acqua non è semplice come accendere il fornello. Quando applichiamo il calore all’acqua, la temperatura aumenta fino a raggiungere i 100 gradi Celsius. L’acqua rimarrà a questa temperatura fino a quando tutta l’acqua passa da liquido a gas.
Durante questo processo, continuiamo ad aggiungere energia termica all’acqua, ma la temperatura non aumenta. Questa energia extra dà origine al concetto di calore latente.
Per una migliore comprensione, rivediamo prima il concetto di cambiamento di fase. Il cambiamento di fase si riferisce ad un cambiamento della materia da uno stato ad un altro. I cambiamenti di fase più comuni si vedono nei diversi stati dell’acqua. Alcuni esempi sono il congelamento dell’acqua liquida per creare ghiaccio o l’ebollizione dell’acqua liquida per creare un gas. Come possiamo dire, il calore gioca un ruolo importante nel cambiare la materia da una fase all’altra.
Definizione di calore latente:
Normalmente, quando aggiungiamo o togliamo l’energia termica da qualche oggetto, la temperatura dell’oggetto cambia. Ma durante i cambiamenti di fase, la temperatura di un oggetto rimane costante. Ciò è dovuto al fatto che l’energia è richiesta per un oggetto per cambiare fase.
Pertanto, il calore latente è l’energia termica per unità di massa richiesta per un cambiamento di fase. Se consideriamo le sostanze a livello molecolare, le molecole gassose avranno più vibrazioni delle molecole liquide.
Quindi, quando aggiungiamo calore a un liquido, stiamo effettivamente facendo vibrare le molecole. Il calore latente sarà l’energia necessaria per cambiare il movimento molecolare. Ogni sostanza ha un valore unico di calore latente.
La formula del calore latente:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
dove,
Q = quantità di calore
M = massa della sostanza
Questa equazione afferma che il calore Q che deve essere aggiunto o rimosso perché un oggetto di massa m cambi fase. Denotiamo il calore latente individuale con L. L’unità del calore latente è \(Jkg^{-1}.\)
Il valore del calore latente è variabile. Dipende dalla natura del cambiamento di fase che avviene:
- Il calore latente di fusione significa il cambiamento da liquido a solido.
- Il calore latente di vaporizzazione significa da liquido a gas.
- Il calore latente di sublimazione significa il cambiamento da solido a gas.
Esempi risolti
Q.1: Calcolare il calore latente di 10 kg di sostanza se la quantità di calore per un cambiamento di fase è 300 kcal.
Soluzione:
I parametri dati sono,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
La formula del calore latente è:
L = \(\frac{Q}{ M})
= \(\frac {300}{5})
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Quindi il calore latente sarà 60 \(KcalKg{-1})