La Materia: calor latente
1. Calor latente
El calor latente (L) es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).
Su unidad de medida en el S.I. es el Julio/kilogramo (J/kg).
Q = m·L
Q = calor
m = masa
L = calor latente
Es una energía que se invierte en cambiar de estado y no en aumentar la temperatura de la sustancia. Es una propiedad característica de cada sustancia.
Cuando se aplica calor a un trozo de hielo, va subiendo su temperatura hasta que llega a 0 °C (temperatura de cambio de estado); a partir de ese momento, aunque se le siga aplicando calor, la temperatura no cambiará hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo. Una vez fundido el hielo, la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento, la temperatura se mantendrá estable hasta que se evapore todo el agua.
En la siguiente tabla vemos algunos valores de calor latente (L en cal/g) a una atmósfera de presión de algunas sustancias:
- Agua 80
- Hierro 6
- Cobre 42
- Plata 21
- Platino 27
- Oro 16
- Mercurio 2.8
- Plomo 5.9
Ejemplo:
Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a –15°C en agua a 0°C.
Solución:
Para que el hielo eleve su temperatura de –15° C hasta el punto de fusión a 0°C, se necesita una cantidad de calor que se calcula con la ecuación:
Q = m·Ce·ΔT
Q = calor
m = masa
Ce = calor específico
ΔT = incremento de temperatura
Q1 = 100g · 0.50cal/g°C · 15°C = 750 calorías.
Para que el hielo se funda y se tenga agua a 0°C se aplica la ecuación de calor latente que hemos dado en esta lección.
Q = m·L
sustituimos el calor latente de fusión del agua según la tabla anterior, donde:
Q2 = 100gr · 80cal/gr = 8000 calorías.
La cantidad de calor total sería Qt=Q1+Q2=8750 calorías.
