Ominide 1603 punti

Il calore latente

Cambiamenti di stato
La materia può trovarsi in tre stati di aggregazione diversi: solido, liquido, gas.
Il passaggio da uno stato all’altro si chiama cambiamento di stato.
I cambiamenti di stato che può subire una sostanza sono:
- fusione (dal solido al liquido) e solidificazione (dal liquido al solido);
- evaporazione (dal liquido al gas) e condensazione (dal gas al liquido);
- sublimazione (dal solido al gas) e brinamento (dal gas al solido).
Durante un qualsiasi cambiamento di stato la temperatura della sostanza non varia.
Per esempio, mentre il ghiaccio si fonde, la temperatura rimane fissa sul valore 0° C mentre l’acqua bolle la temperatura rimane sui 100°C.

Fusione e solidificazione
La fusione avviene mediante assorbimento di calore da parte del corpo che cambia stato.

Il corpo solido viene scaldato e la sua temperatura aumenta, finchè all’istante t₁ raggiunge la temperatura di fusione Tf; a questo punto il solido comincia a fondere.
Se al corpo viene fornito ulteriore calore, la fusione prosegue a temperatura costante Tf; tutto il calore che il corpo assorbe viene utilizzato per allontanare gli atomi o le molecole.
All’istante t₂, quando il corpo è completamente fuso, un ulteriore assorbimento di calore da parte del corpo provoca un aumento di temperatura.
Sperimentalmente si verifica che la quantità di calore necessaria per fondere una massa m di sostanza, che si trova alla temperatura di fusione, dipende dal tipo di sostanza ed è direttamente proporzionale alla massa stessa.
Nel SI il calore latente di fusione si misura in joule al chilogrammo (simbolo J/kg).
La solidificazione è il passaggio dal liquido al solido; avviene alla stessa temperatura della fusione. Per esempio, il ghiaccio fonde a 0°C e l’acqua solidifica a 0°C.
Durante la solidificazione, un liquido emette calore.
Il calore latente di solidificazione rappresenta il calore che la massa unitaria di liquido fornisce durante il cambiamento di stato.
Il calore latente di solidificazione è numericamente uguale al calore latente di fusione.
Per fondere 1 kg di ghiaccio a 0°C sono necessari 334 000 J; se 1 kg di acqua a 0°C solidifica e diventa ghiaccio, fornisce 334 000 J di calore.

Evaporazione e condensazione
L’evaporazione, o vaporizzazione, è il passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso e avviene mediante assorbimento di calore da parte del liquido che cambia stato.

Molti liquidi, compresa l’acqua, evaporano anche a temperatura ambiente; per esempio, i panni stesi dopo un po’ si asciugano.
L’evaporazione avviene sulla superficie del liquido, mentre quando l’acqua bolle, il passaggio dallo stato liquido a quello di vapore interessa tutta la massa del liquido.
Il calore latente di evaporazione è la quantità di calore assorbita da una massa unitaria di liquido, che si trova già alla temperatura di evaporazione, per passare completamente allo stato gassoso.
Il calore necessario per far evaporare un massa m di liquido, che si trova già alla temperatura di ebollizione, è direttamente proporzionale alla massa m:
Il passaggio inverso dell’evaporazione è la condensazione; essa avviene alla stessa temperatura dell’ebollizione, con cessione di calore.
Il vapore acqueo condensa a 100°C e per ogni kilogrammo che condensa vengono ceduti 2,25 X 10⁶ J di calore.

Registrati via email