Căldura este o componentă importantă a schimbărilor de fază. Căldura latentă este cunoscută ca fiind căldura necesară pentru a transforma un solid într-o fază lichidă sau de vapori. În funcție de faza în care se află, are denumiri diferite, cum ar fi căldura de condensare, căldura de vaporizare etc. Uneori reprezintă cantitatea de energie termică absorbită sau eliberată pentru o schimbare de fază. În acest subiect, ne vom ocupa de conceptul de căldură latentă și de formula căldurii latente cu exemple. Să învățăm conceptul!
Sursa:en.wikipedia.org
Formula căldurii latente
Conceptul de schimbare de fază:
Încălzirea apei nu este la fel de simplă ca și cum ai porni aragazul. Pe măsură ce aplicăm căldură apei, temperatura crește până când aceasta ajunge la 100 de grade Celsius. Apa va rămâne să rămână la această temperatură până când toată apa se transformă din lichid în gaz.
În timpul acestui proces, continuăm să adăugăm energie termică la apă, dar totuși, temperatura nu crește. Această energie suplimentară dă naștere conceptului de căldură latentă.
Pentru o mai bună înțelegere, trecem mai întâi în revistă conceptul de schimbări de fază. Schimbarea de fază se referă la o schimbare a materiei dintr-o stare în alta. Cele mai frecvente schimbări de fază sunt observate în diferitele stări ale apei. Câteva exemple sunt înghețarea apei lichide pentru a crea gheață sau fierberea apei lichide pentru a crea un gaz. După cum ne putem da seama, căldura joacă un rol major în schimbarea materiei dintr-o fază în alta.
Definiția căldurii latente:
În mod normal, atunci când adăugăm sau eliminăm energia termică de la un obiect, temperatura obiectului se schimbă. Dar, în timpul schimbărilor de fază, temperatura unui obiect rămâne constantă. Acest lucru se datorează faptului că este nevoie de energie pentru ca un obiect să își schimbe fazele.
Din acest motiv, căldura latentă este energia termică pe unitate de masă necesară pentru ca o schimbare de fază să aibă loc. Dacă luăm în considerare substanțele la nivel molecular, moleculele gazoase vor avea mai multe vibrații decât moleculele lichide.
Din acest motiv, atunci când adăugăm căldură la un lichid, facem de fapt ca moleculele să vibreze. Căldura latentă va fi energia necesară pentru a schimba mișcarea moleculară. Fiecare substanță are o valoare unică a căldurii latente.
Formula căldurii latente:
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Unde,
Q = cantitatea de căldură
M = masa substanței
Această ecuație afirmă că căldura Q care trebuie adăugată sau îndepărtată pentru ca un obiect cu masa m să își schimbe fazele. Notăm Căldura latentă individuală prin L. Unitatea de măsură a căldurii latente este \(Jkg^{-1}.\)
Valoarea căldurii latente este variabilă. Ea depinde de natura schimbării de fază care are loc:
- Căldura latentă de fuziune semnifică trecerea de la lichid la solid.
- Căldura latentă de vaporizare semnifică trecerea de la lichid la gaz.
- Căldura latentă de sublimare semnifică trecerea de la solid la gaz.
Exemple de rezolvare
Q.1: Calculați căldura latentă a 10 kg de substanță dacă cantitatea de căldură pentru o schimbare de fază este de 300 kcal.
Soluție:
Parametrii dați sunt,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
Formula pentru căldura latentă este:
Formula pentru căldura latentă este:
L = \(\frac{Q}{ M}\)
= \(\frac {300}{5}\)
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Deci căldura latentă va fi de 60 \(KcalKg{-1}\)
.