Calore latente specifico — Educazione fisica, 14–17 anni
Come una sostanza può assorbire o liberare energia senza cambiare temperatura durante un passaggio di stato.
Energia per cambiare stato
Quando una sostanza fonde o bolle, l’energia fornita separa le particelle invece di aumentare la temperatura. Quando solidifica o condensa, libera energia mentre la temperatura resta costante. Il calore latente specifico è l’energia necessaria per cambiare lo stato di 1 kg di sostanza.
Perché la temperatura può restare costante
Un termometro può rendere strano il riscaldamento: entra energia, ma la lettura resta ferma durante la fusione o l’ebollizione. Il problema è che la temperatura descrive il moto delle particelle, mentre un cambio di stato modifica anche le distanze e le attrazioni tra loro. Il calore latente tiene conto di questo trasferimento di energia.
Sciogliere il ghiaccio
Il ghiaccio ha un calore latente specifico di fusione pari a 334 000 J/kg. Per fondere 0,50 kg alla temperatura di fusione, si usa energia = massa × calore latente specifico. Energia = 0,50 × 334 000 = 167 000 J. Questa energia fonde il ghiaccio; durante la fusione non ne aumenta la temperatura.
La temperatura resta ferma
Un errore comune è continuare ad aggiungere un aumento di temperatura mentre il ghiaccio fonde, come se ogni joule facesse muovere più velocemente le particelle. È comprensibile, perché normalmente riscaldare fa salire il termometro. Durante un cambio di stato, però, l’energia riordina le particelle e la temperatura resta costante fino alla fine.
Raffreddare con l’evaporazione
L’evaporazione allontana dal liquido le particelle più veloci, portando via energia e raffreddando ciò che rimane. Per questo il sudore può raffreddare la pelle e l’evaporazione viene usata nei frigoriferi e nelle torri di raffreddamento. Funziona meglio quando l’aria porta via il vapore.
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