Calor latente
Calor latente, também chamado de calor de formação,[1] é a grandeza física relacionada à quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase, ou seja, passar do sólido para o líquido, do líquido para o gasoso e vice-versa. Durante a mudança de fase a temperatura da substância não varia, mas seu estado de agregação molecular se modifica.
O calor latente pode ter valores tanto positivos quanto negativos. É positivo se a substância estiver recebendo calor e negativo se estiver cedendo calor. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade é J/kg (joule por quilograma). Outra unidade usual é caloria por grama (cal/g). A unidade caloria tende a desaparecer à medida que o SI vá sendo implantado pelos países que o aprovaram.
História
editarA palavra latente vem do latim latēns que significa oculto.[2] O termo foi usado pela primeira vez em 1761 por Joseph Black que deduziu que ao doar calor para um sistema água/gelo não causa o aumento de sua temperatura, e sim um aumento na quantidade de água na mistura. Em seguida Black observou que adicionar calor à água em ebulição também não causava um aumento na temperatura, e sim um aumento do vapor no sistema água/vapor. A partir dessas observações, Black concluiu que o calor aplicado deveria ter se combinado com as partículas do gelo e da água fervente e se tornado latente. Sua teoria marca o início da Termodinâmica.[3] Ele também mostrou que diferentes substâncias possuem diferentes calor específico.
Expressão matemática
editarPara calcular o calor latente de uma substância, basta dividir a quantidade de calor Q que a substância precisa ganhar ou perder para mudar de fase pela massa m da mesma.
Temos que L é o calor latente, a quantidade de energia necessária para que 1g da amostra mude de fase, e pode ser representadas pelas unidades kJ/kg ou cal/g.
Quando a mudança é da fase líquida para a fase gasosa (amostra absorve calor), o calor latente é chamado de Calor de Ebulição/Vaporização (Lv), e seu valor é igual em módulo, porém com o sinal oposto (amostra cede calor) do Calor de Condensação (Lc).
Quando a mudança de fase se dá de sólida para líquida (amostra absorve calor), o calor latente é chamado de Calor de Fusão, e seu valor é igual em módulo e de sinal oposto ao do Calor de Solidificação (amostra cede calor).
Tabela de calores latentes
editarA tabela abaixo apresenta alguns elementos e seus respectivos calor latentes e fusão e ebulição, assim como a temperatura de transição de fase.[1]
Substância | Ponto de Fusão (K) |
Coeficiente de Calor Latente de Fusão (kJ/kg) |
Ponto de Ebulição (K) |
Coeficiente de Calor Latente de Vaporização (kJ/kg) |
---|---|---|---|---|
Hidrogênio | 14,0 | 58,0 | 20,3 | 455 |
Oxigênio | 54,8 | 13,9 | 90,2 | 213 |
Mercúrio | 234 | 11,4 | 630 | 296 |
Água | 273 | 333 | 373 | 2256 |
Chumbo | 601 | 23,2 | 2017 | 858 |
Prata | 1235 | 105 | 2323 | 2326 |
Cobre | 1356 | 207 | 2868 | 4730 |
Calor latente da água
editarCalor latente de condensação
editarO calor latente de condensação da água, no intervalo de temperatura entre -40°C e 40°C, pode ser aproximado pela função cúbica abaixo:
onde a temperatura é usada em °C.
Calor latente de sublimação
editarNo mesmo intervalo de temperatura, o calor latente de sublimação pode ser aproximado pela função quadrática:
Ver também
editarReferências
- ↑ a b Halliday, David (2011). Fundamentos de Física,8ª ed, vol. 2. [S.l.]: LTC. ISBN 978-85-216-1606-1
- ↑ Michaelis[1].
- ↑ Ogg, David (1965). Europe of the Ancien Regime: 1715–1783. [S.l.]: Harper & Row. pp. 117 and 283
- ↑ a b Polynomial curve fits to Table 2.1. R. R. Rogers & M. K. Yau (1989). A Short Course in Cloud Physics 3rd ed. [S.l.]: Pergamon Press. p. 16. ISBN 0-7506-3215-1