Calor Latente

O calor latente provoca apenas uma mudança no estado físico do corpo. Para saber se num aquecimento ou resfriamento existiu apenas calor latente, basta verificar se o corpo alterou seu estado físico mas manteve sua temperatura constante.

Quantidade de calor latente

Para alterar o estado físico de uma determinada substância, sob pressão constante, deve-se ceder ou retirar uma determinada quantidade de calor latente (Q). Esta quantidade de calor depende:

- da massa (m);

- da substância – calor específico latente (L).

Equacionando, tem-se:

Q = m . L

O calor específico latente, L, depende da substância e da mudança de estado que está ocorrendo. O calor específico latente de fusão (L_F) de uma determinada substância é diferente do calor específico latente de vaporização (L_V).

Na fusão e vaporização, o calor específico latente é positivo, pois a substância necessita receber calor. Na condensação e solidificação, o calor específico latente é negativo, pois a substância cede calor.

L_fusão = - L_{solidificação}

L_{vaporização} = - L_{condensação}

Para a água, tem-se:

L_fusão = 80 cal/g

L_{solidificação} = - 80 cal/g

L_{vaporização} = 540 cal/g

L_{condensação} = - 540 cal/g

Estados físicos

Sabe-se que toda a matéria é constituída por partículas e estas partículas são muito pequenas. Elas encontram-se em permanente vibração, que definem sua temperatura.

O estado físico de um corpo depende do estado de agregação destas suas partículas, podendo apresentar-se nos três estados fundamentais: sólido, líquido e gasoso.

No estado sólido o corpo possui volume e forma definidos. Como suas moléculas encontram-se muito próximas uma das outras, o movimento de vibração das suas moléculas ocorre em torno de posições definidas

 Sólido - Agregação corpuscular máxima, forças de coesão fortes, pouca liberdade de movimento.

No estado líquido o corpo possui volume definido, mas forma variável (forma do recipiente que o contém). Suas moléculas continuam unidas, mas as forças de coesões são mais fracas de forma que apresentam maior movimento de vibração e maior liberdade de movimento.

 Líquido - Agregação corpuscular intermédia, forças de coesão mais fracas, maior liberdade de movimentos

No estado gasoso o corpo apresenta forma e volume variáveis. Suas moléculas estão afastadas uma das outras, assim as forças de coesão entre suas moléculas são praticamente nulas.

 Gasoso - Agregação corpuscular quase nula, forças de coesão praticamente inexistentes, liberdade de movimentos quase total.

Observa-se que a água, na natureza, apresenta-se nos três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso.

Mudanças de estado físico

Um corpo, ao receber ou ceder calor, pode ter alterado o estado de agregação de suas moléculas, alterando assim seu estado físico.

As principais mudanças de estado físico são:

Tipos de vaporização

Dependendo de maneira como ocorre, a vaporização recebe nomes diferentes:

Evaporação: é a vaporização num processo lento, podendo ocorrer a qualquer temperatura e somente na superfície do líquido. Ex.: evaporação dos rios, roupa secando no varal.

Ebulição: é a vaporização rápida num processo tumultuado que se verifica em todo o líquido. Ocorre somente a uma dada temperatura, característica do líquido, denominada temperatura de ebulição. Ex.: água fervendo.

Calefação: é a vaporização que ocorre de forma repentina, muito rápida e tumultuada. É caracterizado por um chiado. Ocorre quando uma pequena quantidade do líquido entra em contato com uma grande quantidade de calor. Ex.: pingo de água em uma chapa quente.

Leis das mudanças de estados físicos

Após os resultados de várias experiências, pode-se enunciar as leis da mudança de estado físico para substâncias puras.

1ª. lei ® Mantendo a pressão constante durante a mudança de estado, a temperatura permanece constante.

Assim, pode-se concluir que durante a mudança de estado, a temperatura permanece constante e enquanto houver mudança na temperatura, não ocorre mudança de estado.

2ª. lei ® Para uma dada pressão, cada substância possui uma temperatura de fusão e ebulição.

Exercício resolvido

O gráfico a seguir representa o aquecimento de 20 g de uma substância, inicialmente no estado sólido, ao receber calor numa razão de 40 cal/s. Determine, com relação à substância que constitui o corpo, o calor latente de fusão.

Observando que a fusão ocorre na temperatura de 60°C e dura 40 s, pode-se, inicialmente, determinar o calor recebido:

Q = P . Dt

Q = 40 . 40

Q = 1600 cal

O calor latente é dado por:

Q = m . L

1600 = 20 . L_F

L_F = 80 cal/g

Resposta: O calor latente de fusão da substância é 80 cal/g.