» » » » » » » Căldura latentă

Căldura latentă

Dependența de temperatură a încălzirii de vaporizare
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Heat_of_Vaporization_(Benzene%2BAcetone%2BMethanol%2BWater).png

(Dependența de temperatură a încălzirii de vaporizare pentru apă, metanol, benzen și acetonă.)

Căldura latentă este energia termică eliberată sau absorbită, de către un corp sau un sistem termodinamic, în timpul unui proces cu temperatură constantă – de obicei o tranziție de fază de prim ordin.

Căldura latentă poate fi înțeleasă ca energie termică sub formă ascunsă care este furnizată sau extrasă pentru a schimba starea unei substanțe fără a schimba temperatura acesteia. Exemplele sunt căldura latentă de fuziune și căldura latentă de vaporizare implicate în modificările de fază, adică o substanță care condensează sau vaporizează la o temperatură și o presiune specificată.

Termenul a fost introdus în jurul anului 1762 de către chimistul britanic Joseph Black. Este derivat din latina latere (a sta ascuns). Black a folosit termenul în contextul calorimetriei în care transferul de căldură a determinat o schimbare a volumului într-un corp, în timp ce temperatura acestuia era constantă.

Spre deosebire de căldura latentă, căldura sensibilă este un transfer de căldură care determină o schimbare de temperatură într-un corp.

Folosire

Termenii „căldură sensibilă” și „căldură latentă” se referă la tipurile de transfer de căldură între un corp și împrejurimile sale; ele depind de proprietățile corpului. „Căldura sensibilă” este „simțită” sau resimțită într-un proces ca o schimbare a temperaturii corpului. „Căldură latentă” este căldura transferată într-un proces fără a schimba temperatura corpului, de exemplu, într-o schimbare de fază (solid / lichid / gaz).

Ambele călduri sensibile și latente sunt observate în multe procese de transfer de energie în natură. Căldura latentă este asociată cu schimbarea fazei apei atmosferice sau oceanice, vaporizarea, condensarea, înghețarea sau topirea, în timp ce căldura sensibilă este energia transferată care este observată în schimbarea temperaturii atmosferei sau a oceanului sau a gheții, fără aceste schimbări de fază, deși este asociată cu schimbări de presiune și volum.

Utilizarea inițială a termenului, așa cum a fost introdusă de Black, a fost aplicată sistemelor care au fost ținute intenționat la temperatură constantă. O astfel de utilizare se referă la căldura latentă de expansiune și la alte câteva încălziri latente conexe. Aceste încălziri latente sunt definite independent de cadrul conceptual al termodinamicii.

Atunci când un corp este încălzit la o temperatură constantă prin radiație termică într-un câmp cu microunde, de exemplu, el se poate extinde cu o cantitate descrisă de căldură latentă în raport cu volumul sau cu căldură latentă de expansiune sau poate crește presiunea cu o cantitate descrisă de căldura sa latentă în raport cu presiunea. Căldura latentă este energia eliberată sau absorbită, de către un corp sau un sistem termodinamic, în timpul unui proces cu temperatură constantă. Două forme comune de căldură latentă sunt căldura latentă de fuziune (topire) și căldură latentă de vaporizare (fierbere). Aceste denumiri descriu direcția fluxului de energie atunci când se schimbă de la o fază la alta: de la solid la lichid și de la lichid la gaz.

În ambele cazuri, schimbarea este endotermică, ceea ce înseamnă că sistemul absoarbe energia. De exemplu, atunci când apa se evaporă, este necesară o energie pentru ca moleculele de apă să depășească forțele de atracție dintre ele, la fel și la trecerea de la apă la vapori.

Dacă vaporii apoi se condensează la un lichid pe o suprafață, atunci energia latentă a vaporilor absorbită în timpul evaporării se eliberează ca o căldură sensibilă a lichidului pe suprafață.

Valoarea mare a entalpiei de condensare a vaporilor de apă este motivul pentru care aburul este un mediu de încălzire mult mai eficient decât apa fiartă.

Meteorologie

În meteorologie, fluxul de căldură latentă este fluxul de căldură de la suprafața Pământului către atmosferă care este asociat cu evaporarea sau transpirația apei la suprafață și condensarea ulterioară a vaporilor de apă în troposferă. Este o componentă importantă a valorii energiei de suprafață a Pământului. Fluxul de căldură latentă a fost frecvent măsurat prin tehnica Bowen, sau mai recent, de la mijlocul anilor 1900, prin metoda Jonathan Beaver.

Căldură latentă specifică

O căldură specifică latentă (L) exprimă cantitatea de energie sub formă de căldură (Q) necesară pentru a efectua complet o schimbare de fază a unei unități de masă (m), de obicei 1 kg, a unei substanțe ca proprietate intensivă:

L = Q/m.

Proprietățile intensive sunt caracteristici materiale și nu depind de mărimea sau amploarea eșantionului. În literatura de specialitate sunt citate și tabelate frecvent căldura latentă specifică de fuziune și căldura latentă specifică de vaporizare pentru multe substanțe.

Din această definiție, căldura latentă pentru o anumită masă a unei substanțe se calculează prin

Q = m L

unde: Q este cantitatea de energie eliberată sau absorbită în timpul schimbării fazei substanței (în kJ sau în BTU); m este masa substanței (în kg sau în lb) și L este căldura specifică latentă pentru o anumită substanță (kJ kg-1 sau BTU lb-1), fie Lf pentru fuziune, fie Lv pentru vaporizare.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *