Processo de mudança no estado da matéria por meio da troca de calor
Calor latente é a mudança de estado físico de uma substância quando há troca de calor, em um processo de fornecimento de energia para um corpo. Na Termologia, calor latente também é chamado de calor de transformação.
O calor latente é definido, também, como a relação da quantidade de calor por massa. Assim, determina o quanto de energia é necessário para um grama de determinada substância mudar seu estado físico.
Essa quantidade de calor fornecida ou retirada de um corpo pode mudar o estado de agregação das moléculas do elemento, tornando viável a transformação de um estado físico.
Como o calor latente aborda a mudança de estados físicos das substâncias, é necessário entender esse fenômeno para melhor compreensão de como age o calor latente.
Estados físicos da matéria
No ensino básico das escolas, aprende-se que os estados físicos da matéria são sólido, líquido e gasoso. Contudo, existem autores que defendem, além dos citados, os estados de plasma e água superiônica. A Física avançada inclui, ainda, os estados condensado de bose-einstein ou o supersólido.
Calor latente é a transformação do estado físico de uma substância por meio do calor. (Foto: Pexels)
Quando há mudança de estado físico em substâncias puras a temperatura não varia. Nesse caso, o corpo recebe calor para mudar o seu estado físico, mas não altera a sua temperatura.
Da transformação entre os estados físicos derivam a fusão, vaporização, condensação ou liquefação e sublimação.
Processo físico | Quando ocorre |
Fusão | Sólido para Líquido |
Vaporização | Líquido para Vapor |
Solidificação | Líquido para Sólido |
Liquefação ou Condensação | Vapor para Líquido |
Sublimação | Sólido para Vapor |
Nota: quando a temperatura do corpo está menor do que a temperatura de fusão, quer dizer que a substância ainda não passou pelo processo de fusão, sendo, assim, encontra-se em estado sólido. Contudo, se a temperatura é maior do que a temperatura de fusão, mas menor do que a temperatura de ebulição, o corpo está na fase líquida. Se a substância estiver com temperatura maior do que a de ebulição, significa que está no estado gasoso.
Fórmula do calor latente
A fórmula que calcula o calor latente de determinado corpo é dada pela expressão: Q = m.L
Em que:
Q = quantidade de calor (cal ou J)
M = massa (g ou Kg)
L = calor latente (cal/g ou J/Kg)
Nota: na fórmula, a massa resultante é a massa transformada. É importante saber que no calor latente a quantidade de calor trocada deve ser proporcional à massa do corpo submetido à transformação.
A depender da substância que doar ou receber energia, o calor latente pode ter valores negativos ou positivos. Na solidificação e liquefação, quando a substância doa calor apresenta valor negativo, tendo-se, portanto, um processo exotérmico.
Na fusão e na vaporização, quando a substância recebe calor o seu valor é positivo, tratando, assim, de um processo endotérmico.
Tabela de calores latentes
Cada elemento químico possui seu ponto de fusão, ebulição e calor latente, conforme mostra a tabela abaixo:
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 |
Tipos de calor
Na termologia, área responsável por estudar o calor e a temperatura, provém a Termodinâmica. Os fenômenos dentro da termologia são interpretados a partir de modelos da estrutura da matéria, sob os pontos de vista o macroscópico (temperatura, energia interna e pressão) e microscópico (velocidade e energia cinética de átomos e moléculas). Nessa área, estudam-se os tipos de calor e as suas formas.
Para entender os tipos de calor, precisa-se saber que esse termo refere-se à energia térmica transferida entre corpos que encontram-se em temperaturas diferentes. Ele transita do corpo de maior temperatura para os corpos de menor temperatura, até que haja o equilíbrio térmico.
Em síntese, o calor pode ser transmitido por três processos: a Condução, que transmite calor mediante o contato de superfícies; a Convecção, que transmite calor mediante formação de correntes convectivas em um fluido e Irradiação, que transmite por ondas eletromagnéticas.