Cap. 13. Calor Y La Primera Ley De La Termodinámica

13.4 CALOR LATENTE Y CAMBIOS DE ESTADO.

Normalmente en un material se produce un cambio de su temperatura cuandose transfiere calor entre el material y los alrededores. Cuando se le agrega oquita calor a una sustancia, se producen variaciones de temperatura (aumentoo disminución), es el calor

Q

llamado

calor sensible

, porque el objeto siente elcalor agregado o perdido al cambiar su temperatura. Pero en ciertas condicio-nes se le agrega calor a una sustancia sin que cambie su temperatura, por ejemplo cuando se evapora el agua, en ese caso se produce un cambio en lascaracterísticas físicas y en la forma del material, llamado

cambio de estado ode fase

y al calor necesario para producir el cambio de fase se le llama

calorlatente

, porque este calor está presente y a punto para ser usado cuando termi-na el proceso de cambio de estado. Por ejemplo, si se hierve agua en un reci-piente abierto a la presión atmosférica normal, la temperatura no aumenta por encima de los 100° C por mucho calor que se suministre. El calor que se ab-sorbe sin cambiar la temperatura del agua es el calor latente; no se pierde, sinoque se emplea en transformar el agua en vapor y se almacena como energía enel vapor. Cuando el vapor se condensa para formar agua, esta energía vuelve aliberarse, recuperándose el calor latente como calor sensible. Del mismo mo-do, si se calienta una mezcla de hielo y agua, su temperatura no cambia hastaque se funde todo el hielo. El calor latente absorbido se emplea para vencer lasfuerzas que mantienen unidas las partículas de hielo, y se almacena comoenergía en el agua.Los diferentes cambios de fase son de sólido a líquido o

fusión

(fundición oderretimiento en el caso del agua), de líquido a gas o

evaporación

(vaporiza-ción), de sólido a gas o

sublimación

y los procesos en sentido opuesto llama-dos

solidificación

(o congelamiento en el caso del agua),

condensación y de-posición, respectivamente. Los diferentes procesos de cambio de estado, to-mado como sustancia el agua, para los cuales se da una breve explicación cua-litativa, se ilustran en la figura 13.2.

13.4.1 Vaporización o evaporación

.Es la transformación de líquido a gas. La evaporación es la conversión gradualde un líquido en gas sin que haya ebullición, que se realiza en la superficie dellíquido. Las moléculas de cualquier líquido se encuentran en constante movi-miento. La velocidad media de las moléculas sólo depende de la temperatura,pero puede haber moléculas individuales que se muevan a una velocidad mucho mayor o mucho menor que la media. A temperaturas por debajo del puntode ebullición, es posible que moléculas individuales que se aproximen a la su-perficie con una velocidad superior a la media tengan suficiente energía paraescapar de la superficie y pasar al espacio situado por encima como moléculasde gas. Como sólo se escapan las moléculas más rápidas, la velocidad mediade las demás moléculas disminuye; dado que la temperatura, a su vez, sólodepende de la velocidad media de las moléculas, la temperatura del líquidoque queda también disminuye. Es decir, la evaporación es un proceso de

en-friamiento

; si se pone una gota de agua sobre la piel, se siente frío cuando seevapora. En el caso de una gota de alcohol, que se evapora con más rapidezque el agua, la sensación de frío es todavía mayor. Por ejemplo la transpira-ción humana es un mecanismo de defensa del cuerpo hacia el exceso de calor;los perros no transpiran pero cuando sienten calor jadean produciendo evapo-ración, reduciendo de esa manera su temperatura corporal; los cerdos quetampoco transpiran, se refrescan en el barro.

Figura 13.2 esquema de los procesos de cambio de fase en el caso del agua.

Si un líquido se evapora en un recipiente

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