Calore latente

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Il calore latente (associato a una trasformazione termodinamica) è la quantità di energia (sotto forma di calore) necessaria allo svolgimento di una transizione di fase (o passaggio di stato). Ad esempio, il "calore latente di fusione" è l'energia massima corrispondente al passaggio di un sistema (costituito da una a più sostanze chimiche) dallo stato solido a quello liquido.

L'unità di misura del calore latente λ nel Sistema internazionale è J/kg. Spesso il calore latente viene espresso per mole di sostanza come calore latente molare e nel SI si misura in J/mol.

La teoria cinetica dei gas interpreta (spiega) il calore latente nel seguente modo: durante la transizione di fase di un sistema bifasico, l'energia fornita (rispettivamente assorbita) al sistema non incrementa (rispettivamente decrementa) la temperatura del sistema stesso, bensì agisce sulla forza dei legami intermolecolari.
Ad esempio, mentre si fa bollire dell'acqua, il calore fornito non innalza la temperatura dell'acqua oltre i 100 °C (la temperatura infatti rimane costante durante l'ebollizione), ma servirà a indebolire i legami fra le molecole, le quali di conseguenza saranno libere di occupare tutto il volume a loro disposizione (ovvero passeranno dallo stato liquido, caratterizzato da una scarsa compressibilità, allo stato vapore), fino al punto in cui tutta l'acqua si sarà trasformata in vapore.

A seconda del tipo di transizione di fase in questione, si parla di:

Grafico del calore necessario ai passaggi di stato di una sostanza. Sono evidenziate in chiaro le fasi di transizione

Il calore necessario al passaggio di fase è:

Q = \lambda \cdot m

cioè il calore Q fornito o sottratto al sistema non influisce sulla temperatura, ma è proporzionale alla quantità di sostanza m che ha cambiato fase, e continua fino a che tutta la sostanza non cambia fase. In assenza di transizioni di fase invece, un apporto o un prelievo di calore determina una variazione di temperatura: si parla in questo caso di calore sensibile.

Tabella[modifica | modifica wikitesto]

Calore latente e temperatura al cambio di stato di sostanze comuni
alla pressione atmosferica
Sostanza Calore latente
di fusione
[kJ/kg]
Temperatura
di fusione
[°C]
Calore latente
di ebollizione
[kJ/kg]
Temperatura
di ebollizione
[°C]
Alcool etilico 108 -114 855 78,3
Ammoniaca 339 -75 1369 -33
Biossido di carbonio 184 -78,5 574 -56,56
Elio 1.25 -269,7 21 -268,93
Idrogeno 58 -259 455 -253
Azoto 25,7 -210 200 -196
Ossigeno 13,9 -219 213 -183
Mercurio 11 -39 294 357
Toluene 351
Zolfo 54 115 1406 445
Acqua 333,5 0 2272 100

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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