sábado, 20 de noviembre de 2010

Calor latente.

Se llama calor “latente” por que resulta un calor que esta presente pero no se manifiesta en forma externa, es decir es un valor “escondido” (esto por que en latín, latente significa: escondido), y esto es por que mientras se da el cambio de estado, no se nota ningún cambio de temperatura.

El calor latente es la cantidad de energía que hay que entregarle a una determinada masa de sustancia para que esta cambie de estado (sólido, líquido o gaseoso).

Esto se representa con la sig. Formula:


Q = m*L

Donde:
Q: Cantidad de energía
m: Masa de sustancia
L: Calor latente de la sustancia (depende del tipo de cambio de fase y de a sustancia o elemento).

Mientras que la formula:

Q=Ce *m*DT

Nos da a conocer el calor necesario para elevar la temperatura cuando se cambia de fase.

En el caso del paso de sólido a líquido, se denomina “calor de fusión”, y en el caso del paso de líquido a gaseoso, se denomina “calor de vaporización”.

Calor latente de fusión.

El calor de fusión representa la energía necesaria para cambiar del estado sólido a líquido, y también para pasar del estado líquido a sólido.
El calor de fusión se mide en:

[Lf] =Cal/gr.   [Lf] = Btu/lb   [Lf] = J/Kg.

Recordando que:
1 Lb=454gr.
1 Kg=1000gr.

Q = m*L


Calor latente de vaporización.
Al igual que en la fusión, es la energía necesaria para que un liquido pase a gaseoso y viceversa.

Q = m*L



Por ejemplo: un gramo de hielo va subiendo su temperatura hasta que llega a 0°C, desde ese momento, se mantiene a esa temperatura hasta que el último trozo de hielo se derrite, esto por que todo el calor que se entrega es absorbido en la fusión del hielo; una vez que se ha fundido todo el hielo, el agua comienza nuevamente a calentarse hasta los 100°C (a nivel del mar), cuando el agua comienza a evaporarse sin cambiar esa temperatura.

Ejemplo: para que el agua cambie de sólido (hielo) a líquido, a 0ºC se necesitan 334·103 J/kg. Para que cambie de líquido a vapor a 100 ºC se precisan 2260·103 J/kg.



Estas tablas nos den los valores de calor latente de fución y vaporización de algunos elementos y sustancias.


sustancias
tf [°C]
Lf [cal/g]
te [°C]
Le [cal/g]
H20
0,00
79,71
100,00
539,60
Hg
-39,00
2,82
357,00
65,00
Cu
1083,00
42,00
2566,90

















                                                  Calor latente medido en L=J/Kg.      

Sustancia
Lf ·103 (J/kg)
Lv ·103 (J/kg)
Hielo (agua)
334
2260
Alcohol etílico
105
846
Benceno
127
396








Un ejemplo clásico en el que se utilizan los conceptos de calor específico y calor latente es el siguiente:
Determinar el calor que hay que suministrar para convertir 1g de hielo a -20 ºC en vapor a 100ºC.
 Los datos son los siguientes:
  1. Calor específico del hielo ch=2090 J/(kg K)
  2. Calor de fusión del hielo  Lf=334·103 J/kg
  3. Calor específico del agua c=4180 J/(kg K)
  4. Calor de vaporización del agua Lv=2260·103 J/kg
  5. tH= -20ºC = 253 K
  6. tV= 100°C =373 K
Calcular: el calor total suministrado para que el hielo pase de estado solidó a gaseoso.

Formulas:
Q= m * Ce *DT --------> Calor necesario para elevar la temperatura en elcambio   de fase.

Q = m*L ---------------------> calor requerido para que ocurra el cambio de fase.

                                                            
QT=Q1+ Q2+ Q3+ Q4  --------> Cantidad de calor total.

Sustitución y operación:
  1. Se eleva la temperatura de 1g de hielo de -20ºC (253 K) a 0ºC (273 K)
Q= m * Ce *DT
Q1=0.001·2090·(273-253)=41.8 J
  1. Se funde el hielo sin cambio de temperatura.
Q = m*L 
Q2=0.001·334·103=334 J
  1. Se eleva la temperatura del agua de 0º C (273 K) a 100 ºC (373 K)
Q= m * Ce *DT
Q3=0.001·4180·(373-273)=418 J
  1. Se convierte 1 g de agua a 100ºC en vapor a la misma temperatura
Q = m*L 
Q4=0.001·2260·103=2260 J
El calor total Q=Q1+Q2+Q3+Q4=3053.8 J.   

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