Calore latente
In termodinamica, il calore latente (indicato col simbolo λ, la lettera greca lambda) è la quantità di energia scambiata (sotto forma di calore) durante lo svolgimento di una transizione di fase (o "passaggio di stato").[1] Ad esempio, il "calore latente di fusione" è l'energia massima corrispondente al passaggio di un sistema (costituito da una a più sostanze chimiche) dallo stato solido a quello liquido.
Caratteristiche
modificaNel Sistema internazionale, l'unità di misura del calore latente è J/kg. Spesso il calore latente viene espresso per mole di sostanza (calore latente molare) e nel SI si misura in J/mol.
Secondo la teoria cinetica dei gas, durante la transizione di fase di un sistema bifasico, l'energia scambiata con il sistema (assorbita o rilasciata) non ne incrementa (o decrementa) la temperatura, bensì agisce sulla forza dei legami intermolecolari. Tale energia è il calore latente.
Ad esempio, mentre si fa bollire dell'acqua, il calore fornito non ne innalza la temperatura (questa, infatti, rimane costante durante l'ebollizione), ma fornisce energia alle molecole, le quali, di conseguenza, saranno libere di occupare tutto il volume a loro disposizione (ovvero passeranno dallo stato liquido, caratterizzato da una scarsa compressibilità, allo stato di vapore), fino al momento in cui tutta l'acqua sarà passata in fase gassosa.
A seconda del tipo di transizione di fase in questione, si parla di:
- calore latente di fusione
- calore latente di vaporizzazione
- calore latente di sublimazione.
Il calore necessario al passaggio di fase di una massa m di sostanza è:
Cioè, il calore Q fornito o sottratto al sistema non influisce sulla temperatura, ma è proporzionale alla quantità di sostanza m che ha cambiato fase, e continua fino a che tutta la sostanza non cambia fase.
Al contrario, in assenza di transizioni di fase, un apporto (o un prelievo) di calore determinano una variazione di temperatura (in aumento o in diminuzione): si parla, in questo caso, di calore sensibile.
Tabella
modificaCalore latente e temperatura al cambio di stato di sostanze comuni
| ||||
| Sostanza | Calore latente di fusione [kJ/kg] |
Temperatura di fusione [°C] |
Calore latente di ebollizione [kJ/kg] |
Temperatura di ebollizione [°C] |
|---|---|---|---|---|
| Alcool etilico | 108 | -114 | 855 | 78,3 |
| Ammoniaca | 339 | -75 | 1369 | -33 |
| Biossido di carbonio | 184 | -78,5 | 574 | -56,56 |
| Elio | 1.25 | -269,7 | 21 | -268,93 |
| Idrogeno | 58 | -259 | 455 | -253 |
| Azoto | 25,7 | -210 | 200 | -196 |
| Ossigeno | 13,9 | -219 | 213 | -183 |
| Mercurio | 11 | -39 | 294 | 357 |
| Toluene | −95 | 351 | 110,6 | |
| Zolfo | 54 | 115 | 1406 | 445 |
| Acqua | 333,5 | 0 | 2272 | 100 |
Note
modifica- ^ (EN) DOE Fundamentals Handbook - "Thermodynamics, Heat transfer, and fluid flow", p. 21. Archiviato il 20 dicembre 2016 in Internet Archive.
Bibliografia
modifica- Herbert Callen. Termodinamica. Tamburini Editore, Milano, 1972
Voci correlate
modificaCollegamenti esterni
modifica- (EN) Latent heat, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
- Calore latente di fusione dei metalli, su engineeringtoolbox.com.
- Determinazione dell'entalpia di evaporazione di un liquido puro (PDF), su temporanei.uniroma2.it. URL consultato il 30 dicembre 2022 (archiviato dall'url originale il 30 dicembre 2022).
- Temperature e calori latenti di fusione di alcune sostanze calcolati a 1 atm, su itchiavari.org.
- Explain the latent heat and specific heat of water, ammonia, and methanol with degrees of freedom (PDF), su journal.lapen.org.mx. URL consultato il 24 maggio 2009 (archiviato dall'url originale il 6 febbraio 2009).
- Energy Matters – Heat (PDF), su mrmackenzie.co.uk.
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