Calor latente: o que é, fórmula, tipos e exemplos

O calor latente é a quantia de energia térmica que um corpo absorve ou cede enquanto muda o estado físico e mantém constante a temperatura.

O calor latente é a quantidade de energia térmica absorvida ou cedida por um corpo ou sistema termodinâmico. Isso em uma mudança do seu estado físico, com uma temperatura constante.

Sendo assim, o calor latente, também conhecido como calor de transformação, é uma grandeza física, já que aponta a quantidade de calor cedida ou recebida por um corpo durante a modificação do estado físico.

É importante notar que essa transformação de estado físico ocorre com a temperatura constante.

Por exemplo, um cubo de gelo que está derretendo, passa do estado sólido para líquido. Durante esse processo, a temperatura da água continua a mesma nos dois estados.

O cálculo do calor latente é feito por meio da fórmula: Q = mL. Onde o Q é a quantidade de calor transferido, o m é a massa do corpo e por fim, o L é o calor latente.

Em relação ao resultado do cálculo, o calor latente pode ter valores negativos ou positivos. Em resumo, se a substância estiver cedendo calor, o seu valor será negativo. Isso ocorre na solidificação e liquefação.

Em contrapartida, se a substância estiver recebendo calor, o valor será positivo. Desse modo, isso ocorre na fusão e na vaporização.

Tipos de calor latente

O calor pode ser latente, sensível ou específico. Em resumo, o calor latente ocorre quando há transferências de calor, sem que haja mudanças de temperatura. Sendo que ele se altera para as diferentes mudanças de estado físico.

Por outro lado, o calor sensível é transferido entre os corpos quando ocorrem mudanças de temperatura.

Por fim, o calor específico é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 °C de 1g do elemento. Enfim, confira abaixo mais sobre esses tipos de calor:

1- Calor latente de vaporização

É o calor transferido em transformações sólido-líquido ou líquido-sólido. Isso em temperatura constante. Portanto, no calor latente de vaporização a substância passa por uma mudança de estado físico.

Sendo assim, se a mudança ocorrer da fase líquida para a fase gasosa, o calor latente é chamado calor de vaporização (Lv).

Por exemplo, o calor latente de vaporização da água é de 540 cal/g. Desse modo, são necessárias 540 cal para evaporar 1 g de água a 100 °C.

Portanto, a quantidade de calor necessária (Q) é proporcional à massa da substância (m):

Q = m . Lv

Sendo que o Lv é um valor constante que varia de acordo com a substância.

2- Calor sensível

O calor sensível causa mudanças de temperatura. Ou seja, trata-se de uma grandeza diferente do calor latente, já que a temperatura muda sem alterar o estado da substância.

Por exemplo, se aquecermos uma barra de metal, a temperatura irá aumentar. No entanto, o estado sólido da barra de metal não irá mudar. Enfim, a fórmula para calcular o calor sensível é:

Q =  m . c . Δθ

Dessa forma, temos que:

Q é a quantidade de calor sensível (cal ou J)
m é massa do corpo (g ou Kg)
c é o calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ é a variação de temperatura (°C ou K)

3- Calor específico

Por fim, temos o calor específico. Em síntese, esse tipo de calor é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 °C de 1g do elemento.

Vale destacar que cada tipo de substância tem um calor específico, ou seja, trata-se de uma propriedade do material. O cálculo é feito com a fórmula:

c = Q / m . Δθ 

ou

c = C / m

Sendo assim, na fórmula temos que:

c é o calor específico (cal/g°C ou J/Kg.K)
Q é a quantidade de calor (cal ou J)
m é a massa (g ou Kg)
Δθ é a variação de temperatura (°C ou K)
C é a capacidade térmica (cal/°C ou J/K)

Exemplos de calor latente

Para você entender melhor como é o calor latente no nosso dia a dia, vamos usar alguns exemplos:

1- Água na superfície quente

Se você jogar um pouco de água em uma superfície bem quente, a água irá evaporar de forma instantânea. Sendo assim, esse processo é chamado de calefação e envolve a absorção de calor latente.

2- Água para esquentar

Se você colocar água para esquentar, ela irá iniciar o processo de evaporação ao atingir a temperatura de 100 ºC. O que talvez você não saiba é que, enquanto a água vai evaporando, a sua temperatura não muda.

Fórmula

Em síntese, o cálculo é feito por meio da razão da quantidade de calor transferida na transformação isotérmica. Sendo assim, temos que:

Q = mL

L = Q / m

Q – quantidade de calor transferido

m – massa do corpo

L – calor latente

Mudanças de fases

Em substâncias puras, as mudanças de fases ocorrem em temperatura constante. Em resumo, isso acontece mediante a absorção ou liberação de calor latente.

Dessa forma, todas as substâncias puras apresentam uma curva de aquecimento que se parece com a da figura abaixo:

Dessa maneira, as curvas de aquecimento relacionam a temperatura (eixo y) com a quantidade de calor cedida ou recebida (eixo x).

Sendo assim, as mudanças de fase (processos II e IV), a temperatura permanece constante, mesmo que ocorram trocas de calor.

Dúvidas comuns

Algumas dúvidas comuns são:

1- O que é calor para a ciência?

Em síntese, o calor é a energia transferida de uma fonte quente para uma fonte fria.

2- Qual é a definição de calor latente?

O calor latente é a quantidade de energia térmica absorvida ou cedida por um corpo ou sistema termodinâmico. Isso em uma mudança do seu estado físico, com uma temperatura constante.

3- Qual o valor do calor latente de fusão?

Isso varia de acordo com a substância.

4- Quais são os tipos de calor latente?

O calor pode ser latente, sensível ou específico.

5- Como calcular Q ml?

Para usar a fórmula Q = mL e descobrir o calor latente (L) Você precisa dos valores de Q (quantidade de calor transferido) e m (massa do corpo).

6- Quais as características do calor latente?

Em resumo, o calor latente é caracterizado pela quantidade de energia ganha ou perdida por uma substância, em uma mudança de estado físico em temperatura constante.

7- Qual é o calor latente de fusão da água?

O calor latente de fusão da água corresponde a 80 cal/g.

8- Por que a água demora mais a esquentar?

A água demora mais a esquentar do que algumas outras substâncias, pois o específico da água é diferente de outras substâncias.

9- Em que situação o corpo pode perder calor latente?

Com o intuito de atingir equilíbrio térmico, o corpo humano sempre cede calor a um corpo mais “frio” que esteja em contato com ele.

Sendo assim, o calor passa de um corpo para o outro por causa da diferença de temperatura que existe entre eles.

10- Qual é a diferença entre o calor latente e calor específico?

Primeiramente, o calor latente é a quantidade de energia térmica absorvida ou cedida por um corpo ou sistema termodinâmico. Isso em uma mudança do seu estado físico, com uma temperatura constante.

Em contrapartida, o calor específico é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 °C de 1g do elemento.

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Fonte: Brasil Escola, Só Física, Wikipédia, Toda Matéria, Mundo Educação, Alunos Online, Info Escola, Vestibular, Colégio Web.

Bibliografia:

  • HELERBROCK, Rafael. “Calor latente”; Brasil Escola. Acesso em 17 de julho de 2019.
  • HALLIDAY, David (2011). Fundamentos de Física,8ª ed, vol 2. [S.l.]: LTC.
  • EVANGELISTA, Carla Reis.Calor latente [20–] Infoescola Acesso em: 17 jul. 2019.

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