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Calor latente de cambio de estado
Entalpía de vaporización
El calor latente (también conocido como energía latente o calor de transformación) es la energía liberada o absorbida, por un cuerpo o un sistema termodinámico, durante un proceso a temperatura constante, normalmente una transición de fase de primer orden.
El calor latente puede entenderse como la energía en forma oculta que se suministra o extrae para cambiar el estado de una sustancia sin cambiar su temperatura. Algunos ejemplos son el calor latente de fusión y el calor latente de vaporización que intervienen en los cambios de fase, es decir, en la condensación o vaporización de una sustancia a una temperatura y presión determinadas[1][2].
El término fue introducido hacia 1762 por el químico británico Joseph Black. Deriva del latín latere (estar oculto). Black utilizó el término en el contexto de la calorimetría cuando una transferencia de calor provocaba un cambio de volumen en un cuerpo mientras su temperatura era constante.
Los términos ″calor sensible″ y ″calor latente″ se refieren a la energía transferida entre un cuerpo y su entorno, definida por la aparición o no de cambios de temperatura; dependen de las propiedades del cuerpo. El ″calor sensible″ se ″siente″ o se percibe en un proceso como un cambio en la temperatura del cuerpo. El «calor latente» es la energía que se transfiere en un proceso sin que cambie la temperatura del cuerpo, por ejemplo, en un cambio de fase (sólido/líquido/gas).
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Calor latenteEl calor latente es el calor necesario para que un objeto cambie de fase (se derrita, hierva, se congele, etc.). Esta energía está estrechamente relacionada con la entalpía[1] En la figura 1, al hielo muy frío se le añade calor. La temperatura sube, por lo que es calor sensible, pero una vez que empieza a fundirse, ese calor es calor latente (y está representado por las partes planas de la línea, durante la fusión o la evaporación).
El calor latente de fusión es el calor necesario para que un objeto pase del estado sólido al estado líquido, o viceversa[1] Como su valor suele ser mucho más alto que el calor específico, permite mantener una bebida fría durante mucho más tiempo añadiendo hielo que simplemente teniendo un líquido frío para empezar. También es la razón por la que la carne congelada tarda mucho en descongelarse, pero una vez descongelada se calienta rápidamente. El calor latente de fusión también se denomina entalpía de fusión.
El hielo y el agua tienen enormes calores latentes asociados, por eso la nieve tarda tanto en derretirse y el agua hirviendo se utiliza para cocinar. Esto también es importante para mantener nuestro planeta cómodo para vivir, y proporciona una buena cantidad de resistencia al cambio climático
Calor latente del agua
Hasta ahora hemos aprendido que la adición de energía térmica mediante el calor aumenta la temperatura de una sustancia. Pero, sorprendentemente, hay situaciones en las que la adición de energía no cambia en absoluto la temperatura de una sustancia. En su lugar, la energía térmica adicional actúa aflojando los enlaces entre las moléculas o los átomos y provoca un cambio de fase. Como esta energía entra o sale de un sistema durante un cambio de fase sin provocar un cambio de temperatura en el sistema, se conoce como calor latente (latente significa oculto).
Las tres fases de la materia que se encuentran con frecuencia son la sólida, la líquida y la gaseosa (véase la figura 11.8). El sólido es el estado menos energético; los átomos de los sólidos están en estrecho contacto, con fuerzas entre ellos que permiten a las partículas vibrar pero no cambiar de posición con las partículas vecinas. (Estas fuerzas pueden considerarse como resortes que pueden estirarse o comprimirse, pero que no se rompen fácilmente).
El estado más energético de todos es el plasma. Aunque no hayas oído hablar mucho del plasma, en realidad es el estado más común de la materia en el universo: las estrellas están formadas por plasma, al igual que los rayos. El estado de plasma se alcanza al calentar un gas hasta el punto en que las partículas se separan, separando los electrones del resto de la partícula. Esto produce un gas ionizado que es una combinación de electrones libres con carga negativa e iones con carga positiva, conocido como plasma.
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El calor latente no eleva la temperatura, pero el calor latente siempre tiene que ser suministrado para cambiar el estado de una sustancia. Se llama calor latente porque se oculta en la sustancia que está cambiando de estado y no muestra su presencia elevando la temperatura. El calor latente que suministramos se utiliza para vencer las fuerzas de atracción entre las partículas de una sustancia durante el cambio de estado.El calor latente no aumenta la energía cinética de las partículas de la sustancia.Y como no hay aumento de la energía cinética de las partículas,la temperatura de una sustancia no aumenta durante el cambio de estado.
Tomamos un poco de hielo picado en un vaso de precipitados y suspendemos un termómetro en él.Observamos la temperatura del hielo.Se encuentra que es 0.Ahora calentamos el hielo suavemente utilizando una pequeña llama de un quemador.Al calentarse,el hielo empieza a derretirse para formar agua.Seguimos registrando la temperatura del hielo derretido en el termómetro cada minuto.A medida que se da más calor,más hielo se derrite para formar agua pero la lectura del termómetro sigue siendo 0. El calor que entra en el hielo pero no aumenta su temperatura es la energía necesaria para cambiar el estado del hielo de sólido a líquido.
