La Materia: calor latente

1. Calor latente

El calor latente (L) es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).

Su unidad de medida en el S.I. es el Julio/kilogramo (J/kg).

Q = m·L

Q = calor
m = masa
L = calor latente

Es una energía que se invierte en cambiar de estado y no en aumentar la temperatura de la sustancia. Es una propiedad característica de cada sustancia.

Cuando se aplica calor a un trozo de hielo, va subiendo su temperatura hasta que llega a 0 °C (temperatura de cambio de estado); a partir de ese momento, aunque se le siga aplicando calor, la temperatura no cambiará hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo. Una vez fundido el hielo, la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento, la temperatura se mantendrá estable hasta que se evapore todo el agua.

En la siguiente tabla vemos algunos valores de calor latente (L en cal/g) a una atmósfera de presión de algunas sustancias:

  • Agua 80
  • Hierro 6
  • Cobre 42
  • Plata 21
  • Platino 27
  • Oro 16
  • Mercurio 2.8
  • Plomo 5.9

Ejemplo:

Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a –15°C en agua a 0°C.

Solución:

Para que el hielo eleve su temperatura de –15° C hasta el punto de fusión a 0°C, se necesita una cantidad de calor que se calcula con la ecuación:

Q = m·Ce·ΔT

Q = calor
m = masa
Ce = calor específico
ΔT = incremento de temperatura


 

Q1 = 100g · 0.50cal/g°C · 15°C = 750 calorías.

Para que el hielo se funda y se tenga agua a 0°C se aplica la ecuación de calor latente que hemos dado en esta lección.

Q = m·L

sustituimos el calor latente de fusión del agua según la tabla anterior, donde:

Q2 = 100gr · 80cal/gr = 8000 calorías.

La cantidad de calor total sería Qt=Q1+Q2=8750 calorías.

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