Calor latente: fusão, vaporização, solidificação, condensação

O calor latente é aquele que não é “sentido”, pois representa a energia térmica que é liberada ou absorvida durante uma mudança de fase, sem aumentar ou diminuir a temperatura do sistema termodinâmico. Existem vários tipos de calor latente, que são governados pelas mudanças de fase de uma substância.

Os tipos de calor latente são o calor latente de fusão, vaporização, solidificação e condensação. Em outras palavras, esses valores são as unidades de calor por massa necessárias para atingir a mudança de fase. No campo da termodinâmica, o estudo da transferência de calor e dos efeitos térmicos é comum.

Calor latente: fusão, vaporização, solidificação, condensação 1

Esses efeitos estão envolvidos em qualquer processo, mesmo aqueles que ocorrem a uma temperatura constante.Os dois tipos de calor que podem ser transferidos para um corpo ou substância e o ambiente circundante durante um processo são observados, que são governados pelas propriedades individuais da substância envolvida: calor sensível e calor latente .

Calor sensível refere-se ao calor que é ” sentido” ou medido no processo através de mudanças na temperatura corporal. Por outro lado, o calor latente refere-se ao momento em que a energia é absorvida ou liberada sem gerar mudanças de temperatura.

Calor latente de fusão

A fusão é um processo físico que é representado como a transição de fase de uma substância do sólido para o líquido. Portanto, o calor latente de fusão de uma substância, ou entalpia de fusão, é a mudança de entalpia que resulta da absorção de energia e que leva a substância em questão a passar da fase sólida para a fase líquida a pressão constante.

A temperatura na qual essa transição ocorre é denominada temperatura de fusão e a pressão 1 atm ou 101 325 kPa é assumida, dependendo do sistema trabalhado.

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Graças à diferença de forças intermoleculares, as moléculas em uma fase líquida possuem maior energia interna que um sólido, portanto, os sólidos precisam de uma energia positiva (absorver calor) para derreter e atingir o líquido, enquanto os líquidos devem libere o calor para congelar (solidificar).

Essa alteração de entalpia pode ser aplicada a qualquer quantidade de substância que atinja a fusão, por menor que seja, e é um valor constante (a mesma quantidade de energia) que é expressa em unidades de kJ / kg quando se deseja consultar unidades de massa

É sempre uma quantidade positiva, exceto no caso do hélio, o que significa que o hélio congela com a absorção de calor. O calor latente do valor de fusão da água é de 333,55 kJ / kg.

Calor latente de vaporização

Também chamada entalpia de vaporização, é a quantidade de energia que deve ser adicionada a uma substância na fase líquida para que ela faça uma transição para a fase gasosa. Este valor é uma função da pressão na qual a transformação ocorre.

Geralmente está associado ao ponto de ebulição normal de uma substância, ou seja, o ponto de ebulição que ela possui quando a pressão de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm).

O calor da vaporização depende da temperatura, embora se possa presumir que permanece constante em pequenas faixas de temperatura e em temperaturas muito inferiores a uma.

Além disso, é importante denotar que o calor da vaporização está diminuindo a altas temperaturas, até atingir a chamada temperatura crítica da substância, onde são equacionadas. Além da temperatura crítica, as fases de vapor e líquido se tornam indiferentes, e a substância fica em um estado de fluido supercrítico.

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Matematicamente, é expresso como o aumento de energia da fase de vapor em comparação com a energia na fase líquida, mais o trabalho que deve ser aplicado contra a pressão atmosférica.

O primeiro termo (aumento de energia) será a energia necessária para superar as interações intermoleculares que existem no líquido, onde as substâncias com maiores forças entre as ligações (água, por exemplo) terão maiores calor latentes de vaporização (2257 kJ / Kg ) do que aqueles com pouca força entre seus elos (21 kJ / Kg).

Calor latente de solidificação

O calor latente da solidificação é o calor envolvido na mudança de fase de uma substância de líquido para sólido. Como mencionado anteriormente, as moléculas de uma substância na fase líquida possuem maior energia interna do que as sólidas, de modo que a solidificação libera energia em vez de absorvê-la, como na fusão.

Então, em um sistema termodinâmico, pode-se dizer que o calor latente da solidificação é o oposto ao da fusão, uma vez que a energia envolvida é liberada para o exterior quando ocorre a mudança de fase.

Ou seja, se o valor do calor latente de fusão da água for 333,55 kJ / kg, o valor do calor latente da solidificação ou congelamento da água será de -333,55 kJ / kg.

Calor latente de condensação

O calor latente da condensação é aquele que ocorre quando há uma mudança de fase de uma substância gasosa para um líquido, como no caso do vapor de água.

No que diz respeito à energia de cada molécula, nos gases é ainda maior que nos líquidos, de modo que uma liberação de energia também ocorre quando passa da primeira fase para a segunda.

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Novamente, pode-se dizer que o valor do calor latente de condensação será o mesmo que o da vaporização, mas com um valor negativo. Então, um valor de condensação de calor latente para a água será igual a -2257 kJ / Kg.

Em temperaturas mais altas, o calor da condensação diminuirá, enquanto o ponto de ebulição aumentará.

Referências

  1. Calor latente. (sf). Obtido em en.wikipedia.org
  2. Smith, JM, Van Ness, HC, & Abbott, MM (2007). Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. México: McGraw-Hill.
  3. Levine, I. (2002). Química Física Madri: McGraw-Hill.
  4. Poder, N. (sf). Energia Nuclear Obtido em nuclear-power.net
  5. Elert, G. (sf). O hipertexto de física. Obtido de physics.info

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