Comprendere il calore latente
Se si inserisce un termometro a mercurio in un recipiente contenente una miscela di acqua fredda e ghiaccio, si osserverà che, dopo essere sceso, la superficie del mercurio rimane immobile o non si muove più. La superficie del mercurio smette di muoversi una volta raggiunto il punto di fusione dell'acqua o il punto di congelamento dell'acqua (0 ° C). Se il recipiente è aperto, il calore fluisce dall'aria, che ha una temperatura più elevata, alla miscela di ghiaccio e acqua, che ha una temperatura inferiore. Il calore aggiuntivo proveniente dall'aria provoca lo scioglimento del ghiaccio. Man mano che il ghiaccio si scioglie, la temperatura della miscela di ghiaccio e acqua cambia? Man mano che il ghiaccio si scioglie, la temperatura della miscela di acqua e ghiaccio non cambia.
Se una miscela di ghiaccio e acqua viene riscaldata, ad esempio, con il fuoco o con una stufa elettrica, tutto il ghiaccio si trasforma in acqua. Se il riscaldamento continua, la temperatura dell'acqua aumenta fino a raggiungere i 100 ° C . A questa temperatura , l'acqua inizia a evaporare. Se la fiamma viene ingrandita o se il riscaldamento dell'acqua prosegue, l'acqua si trasforma in vapore più rapidamente, mentre la temperatura dell'acqua rimane invariata a 100 ° C. Questo è il punto di ebollizione dell'acqua, la temperatura massima che l'acqua può raggiungere.
Grafico della relazione tra calore e variazioni di temperatura e variazioni di stato dell'acqua.
AB = Il calore aggiuntivo aumenta la temperatura del ghiaccio a 0 oC
BC = Calore aggiuntivo per sciogliere il ghiaccio e trasformarlo in acqua
CD = Il calore aggiuntivo aumenta la temperatura dell'acqua da 0 oDa C a 100 oC
DE = Calore aggiuntivo per far evaporare l'acqua
EF = Il calore aggiuntivo aumenta la temperatura del vapore
Il grafico sopra illustra il processo di variazione di temperatura e di stato dell'acqua quando assorbe calore (a una pressione atmosferica di 1 atmosfera). Se l'acqua rilascia calore , il processo che si verifica è l'opposto di quello descritto sopra (la freccia è invertita). L'apporto di calore da B a C non provoca una variazione di temperatura dell'acqua, ma trasforma semplicemente il ghiaccio in acqua. Allo stesso modo, l'apporto di calore da D a E non provoca una variazione di temperatura dell'acqua, ma la trasforma semplicemente in vapore. L'acqua è solo un esempio. Fondamentalmente, tutti gli oggetti, come l'acqua, subiscono un processo di cambiamento di stato e di temperatura quando assorbono calore. La differenza sta nel punto di congelamento e nel punto di ebollizione. Ogni oggetto ha un punto di congelamento e un punto di ebollizione diversi. Se un oggetto rilascia calore, il processo che si verifica è l'opposto di quello descritto sopra.
Calore di fusione (L)F)
Calore di fusione Il calore assorbito è la quantità di calore necessaria a 1 kg di un oggetto per passare dallo stato solido a quello liquido, oppure il calore rilasciato da 1 kg di un oggetto per passare dallo stato liquido a quello solido. La formula per determinare la quantità di calore assorbita (o rilasciata) per passare dallo stato solido a quello liquido (o viceversa) è la seguente:
Q = m LF
Descrizione: Q = calore assorbito o rilasciato, m = massa dell'oggetto, LF = calore di fusione (F = fusione).
calore del vapore (LV)
calore del vapore Il calore assorbito è la quantità di calore necessaria a 1 kg di un oggetto per passare dallo stato liquido a quello gassoso, oppure il calore rilasciato da 1 kg di un oggetto per passare dallo stato gassoso a quello liquido. La formula per determinare la quantità di calore assorbita (o rilasciata) per passare dallo stato liquido a quello gassoso (o da quello gassoso a quello liquido) è la seguente:
Q = m LV
Descrizione: Q = calore assorbito o rilasciato, m = massa dell'oggetto, LV = calore del vapore (V = Vaporizzazione)
Il calore di fusione e il calore di vaporizzazione sono detti calore latente.
Ogni oggetto ha un punto di fusione e un punto di ebollizione differenti. Anche il calore latente di fusione e il calore latente di vaporizzazione di ciascun oggetto sono diversi.
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