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Calore latente di fusione ghiaccio

Calore latente di fusione ghiaccio

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1 Calore latente di ebollizione

Calore latente di ebollizione

Transizioni di fase tra ghiaccio, acqua e vapore, e l’energia rilasciata o assorbita durante queste transizioni Le conseguenze delle caratteristiche fisiche del ghiaccio, e specialmente dei ghiacciai, sono cruciali sulla Terra.

I ghiacciai non si sciolgono completamente e immediatamente quando sono esposti a temperature superiori a 0 °C. Si sciolgono lentamente perché il ghiaccio si scioglie lentamente. Si sciolgono lentamente perché il ghiaccio deve assorbire energia dal suo ambiente. Pertanto, i ghiacciai o parti di essi possono essere mantenuti solo per un certo tempo in condizioni ambientali superiori a 0 °C.

Fondere il ghiaccio a 0 °C per diventare acqua a 0 °C richiede tanta energia (calore latente) quanto, per esempio, riscaldare l’acqua da 0 °C a circa 80 °C. Pertanto, il ghiaccio può essere abbastanza stabile se è disponibile solo un’energia limitata per fonderlo.

Esempi di calore latente di fusione

Si noti che il calore latente può avere valori negativi o positivi. Quindi, se la sostanza emette calore, il suo valore sarà negativo (processo esotermico). Questo avviene nella solidificazione e nella liquefazione.

1. Un cubo di ghiaccio in massa di 100 g, inizialmente ad una temperatura di – 20 ° C, viene riscaldato ad acqua a 40 ° C (dati: calore specifico del ghiaccio 0,50 cal / g ° C; calore specifico dell’acqua 1,0 cal / g ° C; calore di fusione del ghiaccio 80 cal / g). Le quantità di calore sensibile e latente scambiate in questa trasformazione in calorie sono, rispettivamente, le seguenti

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3. L’acqua è disponibile a 80°C e il ghiaccio a 0°C. Si vogliono 100 grammi di acqua alla temperatura di 40°C (dopo l’equilibrio) mescolando acqua e ghiaccio in un contenitore isolante di capacità termica trascurabile. Si sa che il calore specifico di fusione del ghiaccio latente è 80 cal/g e il calore specifico sensibile dell’acqua è 1,0 cal/g° C. La massa di ghiaccio da utilizzare è:

Calore latente di fusione dell’acqua in cal/g

Tutti conosciamo l’effetto per cui il ghiaccio si scioglie quando viene riscaldato e cambia la sua forma da solido ad acqua liquida, e come quest’acqua si trasforma in vapore ad una certa temperatura. Il calore latente è l’energia necessaria affinché una quantità di una sostanza cambi stato. Quando questo cambiamento implica il passaggio da una fase solida a una liquida, si parla di calore di fusione, e quando il cambiamento avviene da un liquido a uno stato gassoso, si parla di calore di vaporizzazione.

Per esempio, se applichiamo calore a un pezzo di ghiaccio e questo comincia ad aumentare di temperatura, quando raggiunge 0ºC cambierà stato da solido a liquido, e questa temperatura non cambierà, anche se continuiamo ad applicargli calore fino a che non si è completamente sciolto. Una volta sciolto, il ghiaccio, ora allo stato liquido, comincerà di nuovo ad aumentare la sua temperatura fino a raggiungere i 100ºC, quando avviene di nuovo il cambiamento di fase verso la vaporizzazione, e da quel momento la temperatura rimane stabile fino a quando l’acqua evapora completamente.

Tabella del calore latente di fusione e vaporizzazione in cal/g

Una sostanza fonde o gela a una temperatura chiamata punto di fusione, e bolle (evapora rapidamente) o condensa al suo punto di ebollizione. Queste temperature dipendono dalla pressione. L’alta pressione favorisce la forma più densa, quindi l’alta pressione di solito aumenta il punto di fusione e il punto di ebollizione, mentre la bassa pressione li diminuisce. Per esempio, il punto di ebollizione dell’acqua è 100°C100°C a 1,00 atm. A pressione più alta, il punto di ebollizione è più alto, e a pressione più bassa, è più basso. L’eccezione principale è lo scioglimento e il congelamento dell’acqua, che è discusso nella prossima sezione.

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La fase di una data sostanza dipende dalla pressione e dalla temperatura. Pertanto, i grafici della pressione contro la temperatura che mostrano la fase in ogni regione forniscono una visione considerevole delle proprietà termiche delle sostanze. Questo grafico pT è chiamato diagramma di fase.

Il diagramma di fase (grafico pT) dell’acqua mostra le fasi solida (s), liquida (l) e vapore (v). A temperature e pressioni superiori al punto critico non c’è distinzione tra liquido e vapore. Si noti che gli assi non sono lineari e il grafico non è in scala. Questo grafico è semplificato: omette diverse fasi esotiche del ghiaccio a pressioni più elevate. Il diagramma di fase dell’acqua è insolito perché la curva del punto di fusione ha una pendenza negativa, mostrando che il ghiaccio può sciogliersi con l’aumentare della pressione.

Calore latente di ebollizione

Esempi di calore latente di fusione

Calore latente di fusione dell’acqua in cal/g

Tabella del calore latente di fusione e vaporizzazione in cal/g

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