Calore latente

Il calore latente (associato a una trasformazione termodinamica) è la quantità di energia necessaria allo svolgimento di una transizione di fase (o passaggio di stato). Ad esempio, il "calore latente di fusione" è l'energia massica 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 va a incrementare (rispettivamente decrementare) 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:

• calore latente di fusione
• calore latente di vaporizzazione
• calore latente di sublimazione.

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

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

• Herbert Callen. Termodinamica. Tamburini Editore, Milano, 1972

Voci correlate

• Calore
• Calore sensibile
• Calore specifico
• Capacità termica
• Calorimetro

Collegamenti esterni

• Calore latente di fusione dei metalli
• Determinazione dell'entalpia di evaporazione di un liquido puro
• Temperature e calori latenti di fusione di alcune sostanze calcolati a 1 atm
• Explain the latent heat and specific heat of water,ammonia, and methanol with degrees of freedom
• Energy Matters – Heat

Portale Termodinamica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di termodinamica