Calor latente: Qué es, fórmula y ejercicios

Calor latente, también llamado calor de transformación, es una cantidad física que se refiere a la cantidad de calor que recibe o da un cuerpo a medida que cambia su estado físico.

Calor latente: Concepto y tipos

Como ejemplo, podemos pensar en un cubo de hielo derritiéndose. Cuando comienza a cambiar del estado físico (sólido a líquido), la temperatura del agua permanece igual en ambos estados.

Formula

Para calcular el calor latente se usa la fórmula:

Q = m. L

Donde

Q: cantidad de calor (cal o J)
m: masa (go kg)
L: calor latente (cal / go J / kg)

En el Sistema Internacional (SI), el calor latente se da en J / kg (Joule por kilogramo). Pero también se puede medir en cal / g (calorías por gramo).

Tenga en cuenta que el calor latente puede tener valores negativos o positivos. Por lo tanto, si la sustancia está dando calor, su valor será negativo (proceso exotérmico). Esto ocurre en la solidificación. y licuefacción.

Por otro lado, si está recibiendo calor, el valor es positivo (proceso endotérmico). Esto ocurre en fusión y en vaporización.

Calor latente vaporizado

En calor latente se produce el cambio de estado físico. Es decir, la sustancia puede pasar de sólido a líquido, de líquido a gas, y viceversa.

Cuando el cambio es de fase líquida a la fase gaseosa El calor latente se llama calor de vaporización (Lv).

Gráfico de variación de temperatura del agua y cambios en el estado físico

El calor latente de la vaporización del agua es de 540 cal / g. Es decir, se requieren 540 cal para evaporar 1 g de agua a 100ºC.

En este caso, la cantidad de calor requerida (Q) es proporcional a la masa de la sustancia (m):

Q = Lv. m

Donde

Lv: constante

Calor Específico

El calor específico es la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de 1 ° C de 1 g del elemento. Cada elemento tiene un calor específico.

Se calcula mediante la fórmula:

c = Q / m. Δθ o c = C / m

Donde
c: calor específico (cal / g ° C o J / Kg.K)
Q: cantidad de calor (cal o J)
m: masa (go kg)
Δθ: rango de temperatura (° C o K)
C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
Obs: A diferencia del calor latente, el calor específico considera la variación de temperatura (temperatura final menos temperatura inicial) que ocurre en el cuerpo.

Calor sensible

Además del calor específico, calor sensible también provoca cambios de temperatura. Es una cantidad diferente del calor latente porque cambia la temperatura y no el cambio de estado.

Un ejemplo es cuando calentamos una barra de metal. El resultado será observado por el aumento de la temperatura del material, sin embargo, su estado sólido no cambia.

Para calcular el calor sensible se usa la siguiente fórmula:

Q = m. c. Δθ

Q: Cantidad de calor sensible (cal o J)
m: Masa corporal (go kg)
c: Calor específico de la sustancia (cal / g ° C o J / kg. ° C)
Δθ: Rango de temperatura (° C o K)

Ejercicios de examen de ingreso a la universidad

1. Un cubo de hielo en masa de 100 g, inicialmente a una temperatura de – 20 ° C, se calienta a agua a 40 ° C (datos: calor de hielo específico 0,50 cal / g ° C; calor específico del agua 1.0 cal / g ° C; calor de fusión del hielo 80 cal / g). Las cantidades de calor sensible y calor latente intercambiadas en esta transformación en calorías fueron, respectivamente:

a) 8,000 y 5,000
b) 5,000 y 8,000
c) 5,000 y 5,000
d) 4,000 y 8,000
e) 1,000 y 4,000

2. El calor de fusión específico latente del hielo es de 80 cal / g. Para derretir una masa de hielo de 80 g sin variación de temperatura, la cantidad de calor latente requerida es:

a) 1.0 cal
b) 6.4 cal
c) 1.0 kcal
d) 64 kcal
e) 6.4. 103cal

3. El agua está disponible a 80 ° C y el hielo a 0 ° C. Se desean 100 gramos de agua a una temperatura de 40 ° C (después del equilibrio) mezclando agua y hielo en un recipiente aislante de capacidad térmica insignificante. Se sabe que el calor específico de fusión del hielo latente es de 80 cal / gy el calor específico sensible del agua es de 1,0 cal / g ° C. La masa de hielo a utilizar es:

a) 5.0g
b) 12,5 g
c) 25g
d) 33g
e) 50g