Calor latente

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa

Calor latente, também chamado de calor de transformação [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, passe 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 assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo quer dizer que a substância está recebendo calor, se negativo ela está 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. O oposto do calor latente é o calor específico, o qual o único efeito é a mudança de temperatura.

Gráfico da variação de temperatura da água pelo tempo. Sem escalas.

História[editar | editar código-fonte]

A 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[editar | editar código-fonte]

Para 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.

L = {Q \over m} \Rightarrow Q = m.L

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[editar | editar código-fonte]

A 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)
Calor Latente de
Fusão
(kJ/kg)
Ponto de
Ebulição
(K)
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[editar | editar código-fonte]

Calor latente de condensação[editar | editar código-fonte]

O calor latente de condensação da água, no intervalo de temperatura entre -40°C e 40°C, pode ser aproximado pela função cúbica abaixo:

L_\text{água}(T) = (2500.8 - 2.36 T + 0.0016 T^2 - 0.00006 T^3)~\text{J/g},[4]

onde a temperatura T é usada em °C.

Calor latente de sublimação[editar | editar código-fonte]

No mesmo intervalo de temperatura, o calor latente de sublimação pode ser aproximado pela função quadrática:

L_\text{gelo}(T) = (2834.1 - 0.29 T - 0.004 T^2)~\text{J/g}.[4]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b Halliday, David. Fundamentos de Física,8ª ed, vol. 2. [S.l.]: LTC, 2011. ISBN 978-85-216-1606-1.
  2. Michaelis[1].
  3. Ogg, David. Europe of the Ancien Regime: 1715–1783. [S.l.]: Harper & Row, 1965. 117 and 283 pp.
  4. a b Polynomial curve fits to Table 2.1. R. R. Rogers & M. K. Yau. A Short Course in Cloud Physics. 3rd. ed. [S.l.]: Pergamon Press, 1989. p. 16. ISBN 0-7506-3215-1.