Comprender el calor latente
Si introduces un termómetro de mercurio en un recipiente con una mezcla de agua fría y hielo, observarás que, tras descender, la superficie del mercurio permanece inmóvil. La superficie del mercurio deja de moverse al alcanzar el punto de fusión o el punto de congelación del agua (0 ° C). Si el recipiente está abierto, el calor fluye del aire, que está a mayor temperatura, a la mezcla de hielo y agua, que está a menor temperatura. Este calor adicional del aire provoca que el hielo se derrita. ¿Cambia la temperatura de la mezcla de hielo y agua al derretirse el hielo? La temperatura de la mezcla de agua y hielo no cambia al derretirse el hielo.
Si se calienta una mezcla de hielo y agua con fuego o un calentador eléctrico, por ejemplo, todo el hielo se convierte en agua. Si se continúa calentando, la temperatura del agua aumenta hasta alcanzar los 100 ° C . A esta temperatura , el agua comienza a evaporarse. Si se aumenta la llama o se continúa calentando el agua, esta se convierte en vapor más rápidamente, mientras que su temperatura se mantiene constante en 100 ° C. Este es el punto de ebullición del agua, la temperatura máxima que puede alcanzar.
Gráfico de la relación entre el calor y los cambios de temperatura y los cambios de estado del agua.
AB = El calor adicional aumenta la temperatura del hielo a 0 oC
BC = Calor adicional para derretir el hielo y convertirlo en agua
CD = El calor adicional aumenta la temperatura del agua desde 0 oC a 100 oC
DE = Calor adicional para evaporar el agua
EF = El calor adicional aumenta la temperatura del vapor.
El gráfico anterior muestra el proceso de cambio de temperatura y cambios de estado del agua cuando absorbe calor (a una presión atmosférica de 1 atmósfera). Si el agua libera calor , el proceso que ocurre es el opuesto al anterior (la flecha se invierte). La adición de calor de B a C no provoca un cambio en la temperatura del agua, sino que solo derrite el hielo y lo convierte en agua. De igual manera, la adición de calor de D a E no provoca un cambio en la temperatura del agua, sino que solo la convierte en vapor. El agua es solo un ejemplo. Básicamente, todos los objetos experimentarán un proceso de cambio de estado y cambios de temperatura, como el agua, cuando el objeto absorbe calor. La diferencia radica en el punto de congelación y el punto de ebullición. Cada objeto tiene un punto de congelación y un punto de ebullición diferentes. Si un objeto libera calor, el proceso que ocurre es el opuesto al anterior.
Calor de fusión (L)F)
Calor de fusión es la cantidad de calor absorbido por 1 kg de un objeto para cambiar su estado de sólido a líquido o el calor liberado por 1 kg de un objeto para cambiar su estado de líquido a sólido. La fórmula para determinar la cantidad de calor absorbido (o liberado) para cambiar el estado de un objeto de sólido a líquido (o de líquido a sólido) es:
Q = m LF
Descripción: Q = calor absorbido o liberado, m = masa del objeto, LF = calor de fusión (F = Fusion).
Calor de vapor (LV)
Calor a vapor es la cantidad de calor absorbido por 1 kg de un objeto para cambiar su estado de líquido a gas o el calor liberado por 1 kg de un objeto para cambiar su estado de gas a líquido. La fórmula para determinar la cantidad de calor absorbido (o liberado) para cambiar el estado de un objeto de líquido a gas (o de gas a líquido) es:
Q = m LV
Descripción: Q = calor absorbido o liberado, m = masa del objeto, LV = calor del vapor (V = Vaporización)
El calor de fusión y el calor de vaporización se denominan calor latente.
Cada objeto tiene un punto de fusión y un punto de ebullición diferentes. El calor de fusión y el calor de vaporización de cada objeto también son diferentes.
Referencia