Ce este căldura latentă? Definiție și exemple

Căldură latentă specifică (L) este definit ca cantitatea de energie termică (căldură, Q) care este absorbit sau eliberat atunci când un corp suferă un proces de temperatură constantă. Ecuația pentru căldura latentă specifică este:

L = Q / m

Unde:

• L este căldura latentă specifică
• Q este căldura absorbită sau eliberată
• m este masa unei substanțe

Cele mai frecvente tipuri de procese de temperatură constantă sunt schimbările de fază, cum ar fi topirea, înghețarea, vaporizarea sau condensul. Energia este considerată a fi „latentă”, deoarece este ascunsă în esență în molecule până când apare schimbarea de fază. Este "specific", deoarece este exprimat în termeni de energie pe unitate de masă. Cele mai frecvente unități de căldură latentă specifice sunt joules pe gram (J / g) și kilojoules pe kilogram (kJ / kg).

Căldura latentă specifică este o proprietate intensivă a materiei. Valoarea sa nu depinde de mărimea eșantionului sau de unde se prelevează eșantionul într-o substanță.

Istorie

Chimistul britanic Joseph Black a introdus conceptul de căldură latentă undeva între anii 1750 și 1762. Producătorii de whisky scoțieni au angajat Black pentru a determina cel mai bun amestec de combustibil și apă pentru distilare și pentru a studia modificările de volum și presiune la o temperatură constantă. Negru a aplicat calorimetria pentru studiul său și a înregistrat valori de căldură latente.

Fizicianul englez James Prescott Joule a descris căldura latentă ca o formă de energie potențială. Joule credea că energia depindea de configurația specifică a particulelor dintr-o substanță. De fapt, orientarea atomilor în interiorul unei molecule, legătura lor chimică și polaritatea lor afectează căldura latentă.

Tipuri de transfer de căldură latentă

Căldura latentă și căldura sensibilă sunt două tipuri de transfer de căldură între un obiect și mediul său. Tabelele sunt compilate pentru căldura latentă de fuziune și căldura latentă de vaporizare. Căldura sensibilă, la rândul ei, depinde de compoziția unui corp.

• Căldura latentă a fuziunii: Căldura latentă de fuziune este căldura absorbită sau eliberată atunci când materia se topește, schimbând faza de la solid la formă lichidă la temperatura constantă.
• Căldură latentă de vaporizare: Căldura latentă de vaporizare este căldura absorbită sau eliberată atunci când materia se vaporizează, schimbând faza de la lichid la faza gazoasă la temperatura constantă.
• Căldură sensibilă: Deși căldura sensibilă este adesea numită căldură latentă, nu este o situație de temperatură constantă și nici nu este implicată o schimbare de fază. Căldura sensibilă reflectă transferul de căldură între materie și împrejurimi. Este căldura care poate fi „sesizată” ca o schimbare a temperaturii unui obiect.

Tabelul valorilor specifice de căldură latentă

Acesta este un tabel cu căldură latentă specifică (SLH) de fuziune și vaporizare pentru materiale obișnuite. Rețineți valorile extrem de ridicate pentru amoniac și apă, comparativ cu cele ale moleculelor nepolare.

Material	Punctul de topire (° C)	Punctul de fierbere (° C)	SLH of Fusion kJ / kg	SLH de vaporizare kJ / kg
Amoniac	& # X2212; 77,74	& # X2212; 33,34	332.17	1369
Dioxid de carbon	& # X2212; 78	& # X2212; 57	184	574
Alcool etilic	& # X2212; 114	78.3	108	855
Hidrogen	& # X2212; 259	& # X2212; 253	58	455
Conduce	327.5	1750	23.0	871
Azot	& # X2212; 210	& # X2212; 196	25,7	200
Oxigen	& # X2212; 219	& # X2212; 183	13.9	213
Refrigerent R134A	& # X2212; 101	& # X2212; 26,6	& # X2014;	215,9
toluen	& # X2212; 93	110.6	72.1	351
Apă	0	100	334	2264.705

Căldură sensibilă și meteorologie

În timp ce căldura latentă de fuziune și vaporizare sunt utilizate în fizică și chimie, meteorologii consideră, de asemenea, căldura sensibilă. Când căldura latentă este absorbită sau eliberată, produce instabilitate în atmosferă, producând potențial vreme severă. Schimbarea căldurii latente modifică temperatura obiectelor, deoarece acestea vin în contact cu aerul mai cald sau mai rece. Atât căldura latentă, cât și cea sensibilă determină mișcarea aerului, producând vânt și mișcare verticală a maselor de aer.

Exemple de căldură latentă și sensibilă

Viața de zi cu zi este plină de exemple de căldură latentă și sensibilă: