Mudanças de fase
Ferver uma panela de água não é tão simples quanto ligar o fogão. Conforme você aplica calor à água, a temperatura aumenta até atingir 100 graus Celsius, o ponto de ebulição da água. A água permanecerá nesta temperatura até que toda a água mude de líquida para gasosa. Durante esse processo, você continua a adicionar energia térmica à água, mas a temperatura da água não aumenta. Para onde está indo essa energia? A resposta está no conceito de calor latente.
Para entender este conceito de calor latente, devemos primeiro revisar as mudanças de fase . Mudanças de fase referem-se a uma mudança na matéria de um estado para outro. As mudanças de fase mais familiares são vistas nos diferentes estados da água, como água líquida congelada para criar gelo ou água líquida fervente para criar um gás. Como você pode ver, o calor desempenha um papel importante na mudança da matéria de uma fase para outra.
Definição de Calor Latente
Normalmente, quando a energia térmica é adicionada ou removida de um objeto, a temperatura do objeto muda; entretanto, durante as mudanças de fase, a temperatura de um objeto permanece constante. A temperatura permanece a mesma porque a energia é necessária para um objeto mudar de fase.
O calor latente é a energia térmica por unidade de massa necessária para que ocorra uma mudança de fase. Se pensarmos nas substâncias em nível molecular, as moléculas gasosas têm mais vibração do que as moléculas líquidas. Portanto, quando você adiciona calor a um líquido, na verdade está fazendo com que as moléculas vibrem. O calor latente é a energia necessária para alterar o movimento molecular. Cada substância tem um valor de calor latente exclusivo.
Fórmula para calor latente
A fórmula para o calor latente é:
Q = m * L
Esta equação relaciona o calor Q que deve ser adicionado ou removido para que um objeto de massa m mude de fase. O calor latente individual do objeto é anotado por L. A unidade de calor latente é J / kg.
Os valores de calor latente são variáveis, dependendo da natureza da mudança de fase que ocorre:
- O calor latente de fusão é a mudança de líquido para sólido.
- O calor latente de vaporização vai do líquido ao gás.
- O calor latente de sublimação é a mudança de sólido para gasoso.
Exemplos de calor latente
No exemplo anterior de água fervente, sabemos que devemos continuar a adicionar energia térmica à água antes que toda a água líquida se transforme em vapor. O calor latente de vaporização para água é 22,6 x 10 ^ 5 J / kg. Isso significa que 22,6 x 10 ^ 5 J de energia térmica devem ser adicionados para transformar um quilograma de água de líquido em gás a 100 graus Celsius.
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Embora o calor latente não seja facilmente visível, é a causa de muitos fenômenos comuns. O calor latente é o motivo do suor para resfriar sua pele. Quando a temperatura ambiente está alta, seu corpo produz precipitação na pele. Esse suor remove parte do calor do corpo à medida que evapora. O calor que remove é o calor latente necessário para transformar o suor líquido em gasoso.
O calor latente também é importante para a criação de nuvens cumulus que precedem as tempestades. Conforme a água gasosa sobe na atmosfera, ela resfria e se condensa em um líquido. Essa mudança de gás para água líquida libera calor do gás. Como o ar quente sobe, esse calor liberado aquece a nuvem, fazendo com que ela suba ainda mais e, portanto, mais água condensada. Essa liberação de calor latente durante a condensação da água das nuvens faz com que as nuvens continuem a crescer, formando nuvens de tempestade instáveis.
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Resumo da lição
O calor latente é uma força motriz para muitos dos fenômenos comuns que observamos durante as mudanças de fase , como a temperatura estável da água fervente. Para que a matéria mude de fase, calor suficiente deve ser adicionado ou removido para que a estrutura física da substância mude, que é o calor latente da substância. O calor necessário para conduzir uma mudança de fase depende, em última análise, do calor latente e da massa do objeto.
Termos chave
- Mudança de fase: uma mudança na matéria de um estado para outro
- Calor latente: a energia térmica por unidade de massa necessária para que ocorra uma mudança de fase
- Calor latente de fusão: mudança de fase de líquido para sólido
- Calor latente de vaporização: mudança de fase de líquido para gás
- Calor latente de sublimação: mudança de fase de sólido para gasoso
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Resultados de Aprendizagem
Revise a lição sobre calor latente e prepare-se melhor para:
- Defina o termo ‘calor latente’
- Liste os três valores de calor latente
- Escreva a fórmula matemática para calcular o calor latente
- Lembre-se de alguns exemplos de calor latente