teoría y ejemplo de ejercicios sobre calor latente

1. Índice:
Dedicatoria….…………………….……………………………………02
Introducción………………………….………….…………………………………03
1. Calor Latente.………………………………….…………………………………..04
2. Tipos De Calor Latente.…………………….……………………………………06
2.1. Calorde evaporización……………………………………….…....07
2.2. Calor de fusión………...…………………………………….…..…07
2.3. Calor de sublimación…………...…………….……..……..….….07
2.4. Calor de condensación………………….…..………..…..……...07
2.5. Calor de solidificación…..………………………………….…….07
3. Relación De Cantidad De Calor Con Calor Latente.………………….……08
4. Unidades Del Calor Latente.………………………………………….…....…..08
5. Valores De Calor Latente De Algunas Sustancias.…………………….…..08
6. Ejemplo Para Determinar Cantidad De Calor Con
Ayuda Del Calor Latente YCalor Específico…..........................................09
7. Conclusiones…………………………………………………………...……...…11
Bibliografía……………………………………………………………..…………12
Infografía………………………………………………………………..…………12
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

2. Dedico este trabajo a mis padres que son el pilar
de mi vida, y a una persona especial que es la
luz que guía mi camino y la fuerza que me
impulsa a ser mejor cada día.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

3. Introducción
El calor es muy importante para todo ser vivo, ya que de él depende la
supervivencia de las especies, ya que el correcto funcionamiento de nuestros
cuerpos depende en gran medida del grado de calor que posean nuestros cuerpos
y el equilibrio que él nos proporcione; además el calor permite que el agua pueda
evaporarse y regresar a la tierra en forma de precipitaciones. Existen diferentes
tipos de calor, uno de ellos es el calor latente.
El calor latente es la energía que se tiene que comunicar a la materia para que
esta cambie su estado; sin la necesidad de aumentar la velocidad de movimiento
en las partículas, sino que permite el cambio de estado
a través de la
modificación de las fuerzas de atracción entre las partículas que son diferentes de
un estado a otro.
Este tipo de calor es también muy importante para la industria, puesto que es
utilizado en la cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc. Es por todo esto
que en el siguiente trabajo se desarrollan los temas más sobresalientes
relacionados al calor latente.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

4. 1.- CALOR LATENTE
Calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una sustancia
para pasar del estado sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gas (calor de
vaporización) sin cambio de temperatura. Latente en latín quiere decir escondido,
y se llamaba así porque, al no notarse un cambio detemperatura mientras se
produce el cambio de fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido.
La idea proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia
fluida denominada calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la
sustancia no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.
Un sistema que consiste en formas sólida y líquida de determinada sustancia, a
una presión constante dada, puede estar en equilibrio térmico, pero únicamente a
una temperatura llamada punto de fusión simbolizado a veces como . A esta
temperatura, se necesita cierta cantidad de calor para poder fundir cierta cantidad
del material sólido, pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A
esta cantidad de energíase le llama calor de fusión, calor latente de fusión
o entalpía de fusión, y varía según las diferentes sustancias. Se denota por
.
El calor de fusión representa la energía necesaria para deshacer la fase sólida
que está estrechamente unida y convertirla en líquido. Para convertir líquido en
sólido se necesita la misma cantidad de energía, por ello el calor de fusión
representa la energía necesaria para cambiar del estado sólido a líquido, y
también para pasar del estado líquido a sólido.
El calor de fusión se mide en cal / g.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
04
FISICA II

5. Por ejemplo en el hielo:
Al suministrarle calor al hielo, va ascendiendo su
temperatura (calor específico) hasta que llega a
0 °C (punto de fusión del hielo), a partir de
entonces, aun cuando se le siga aplicando calor,
la temperatura no cambia (calor latente) hasta
que se haya fundido del todo. Al ser fundido del
todo obtendríamos solamente liquido (agua),
entonces la temperatura nuevamente empezara a aumentar (calor específico)
hasta llegar a 100 °C (punto de evaporización del agua), a partir de entonces, aun
cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no aumentará (calor latente)
hasta
ser
evaporizado
totalmente;
cuando
sea
evaporizado
totalmente
obtendríamos solamente gas (vapor).
Observemos en lasiguiente imagen:
En el tramo AB observamos que hay cambio de temperatura por lo tanto es
calor específico.
En el tramo BC observamos que no hay cambio de temperatura por lo tanto
es calor latente.
En el tramo CD observamos que hay variación de temperatura por lo tanto
es calor especifico.
En el tramo DE observamos que no hay variación de temperatura por lo
tanto es calor latente.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
05
FISICA II

6. 2.-TIPOS DE CALOR LATENTE.
TIPO DE CALOR LATENTE:
CAMBIO DE ESTADO DE:
VAPORIZACIÓN
LIQUIDO A GAS
FUSION
SOLIDO A LIQUIDO
SUBLIMACION
SOLIDO A GAS
CONDENSACION
GAS A LIQUIDO
SOLIDIFICACION
LIQUIDO A SOLIDO
06
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

7. 2.1.- Calor de evaporización:
Es la energía necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado líquida, al
estado gaseoso en el punto de ebullición. Esta energía rompe las fuerzas
atractivas intermoleculares y también debe proveer la energía necesaria para
expandir el gas.
Siendo la cantidad de energía absorbida durante el proceso de evaporación de un
líquido en ebullición.
2.2.- Calor de fusión:
Se llama "calor de fusión", la energía necesaria para cambiar 1 gramo de
sustancia en estado sólido, a estado líquido, sin cambiar su temperatura. Esta
energía rompe los enlaces de sólidos, y queda una significativa cantidad, asociada
con las fuerzas intermoleculares del estado líquido.
2.3- Calor de sublimación:
Es la energía necesaria para producir el cambio de estado de sólido al estado
gaseoso
sin
pasar
por
el
estado líquido.
Al
proceso
inverso
se
le
denomina deposición o sublimación regresiva; es decir, el paso directo del estado
gaseoso al estado sólido.
2.4.- Calor de condensación:
Calor que es liberado por la masa de un gas que se encuentra en su punto de
ebullición al condensarse en un fluido.
2.5.- Calor de solidificación:
Cantidad de calor que desprende la masa de un líquido al solidificarse a su
temperatura de congelación.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

8. 07
3.- RELACION DE CANTIDAD DE CALOR CON CALOR LATENTE.
Q= m
Q: cantidad de calor (calorías)
m: masa (gramos)
: Calor latente (calorías/gramos)
4.- UNIDADES DEL CALOR LATENTE:
Cal/ gr: calorías entre gramo.
J/kg: joule entre kilogramos.
5.- VALORES DE CALOR LATENTE DE ALGUNAS SUSTANCIAS:
En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusión
para diferentes sustancias.
Sustancia
cal/gr.
Agua
80
Hierro
6
Cobre
42
Plata
21
Platino
27
Oro
16
Mercurio
2,8
Plomo
5,9
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

9. 08
En el cuadro siguiente se dan valores del calor latente de vaporización de
algunas sustancias.
Sustancia
en cal/gr
Agua
540
Nitrógeno
48
Helio
6
Aire
51
Mercurio
65
Alcohol etílico
204
Bromo
44
6.- EJEMPLO PARA DETERMINAR CANTIDAD DE CALOR CON AYUDA DEL
CALOR LATENTE Y CALOR ESPECÍFICO.
Un cubo de hielo de 20 gr a 0 ºC se calienta hasta que 15 gr se han
convertido en agua a 100 ºC y 5 gr se han convertido en vapor. ¿Cuánto calor
se necesitó para lograr esto?
El calor necesario para derretir el hielo, llamémoslo Q1, se calcula de la
siguiente manera:
Q 1 = m . LF
Donde LF es el calor de fusión del agua, que vale 80 cal/gr, y es el calor
necesario para derretir hielo a 0 ºC, por gramo de hielo. Entonces:
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

10. Q1 = 20 gr . 80 cal/gr = 1.600 cal
Con esa cantidad de calor tendremos 20 gr de hielo a 0 ºC. Toda la masa de
agua debe alcanzar la temperatura de 100 ºC. entonces calculemos el calor
necesario para hacer eso solo. Llamémoslo Q2.
09
Q2 = m .c . ΔT
Donde m es la masa de agua, c es su calor específico que vale 1 cal/gr°C, y ΔT es el
aumento de temperatura, o sea, 100 ºC. Entonces:
Q2 = 20 gr . 1 cal/gr°C . 100 °C = 2.000 cal
El calor necesario para evaporar 5 gr de agua a 100 °C, llamémoslo Q3, se calcula de
la siguiente manera:
Q 3 = m . LV
Donde LV es el calor de vaporización del agua, que vale 540 cal/gr, y es el calor
necesario para evaporar agua a 100 ºC, por gramo de agua. Entonces:
Q3 = 5 gr . 540 cal/gr = 2.700 cal
Finalmente, el calor necesario para desarrollar todo el proceso descripto en el
enunciado no es otro que la suma de los procesos intermedios:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q= 1600 cal + 2000 cal + 2700 cal
Q = 6300 cal.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

11. 10
7.-CONCLUSIONES:
El calor es una energía vital, que permite que el agua siga un ciclo de
renovación y que sucedan ciertos fenómenos atmosféricos necesarios para
la vida.
El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para
cambiar de fase, teniendo en cuenta que esta energía en forma de calor se
invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.
La relación entre cantidad de calor y el calor atente se puede determinar
aplicando la siguiente fórmula:
Q= m
Q: cantidad de calor (calorías)
m: masa (gramos)
: Calor latente (calorías/gramos)
Las unidades del calor latente son:
Cal/ gr: calorías entre gramo.
J/kg: joule entre kilogramos.
El calor latente es muy importante para la industria, puesto que es utilizado
en la cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc.
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

12. 11
Bibliografía:
Pérez Terrel, Walter: “Física”. Primera edición, editorial san marcos. Perú 2000.
Pag.360-361.
Félix Aucullanchi Velásquez: “Colección Racso”. Primera edición, Racso editores.
Perú 2009. Pag.201.
Humberto Leiva navedos: “Física 2”. Tercera edición, editorial moshera S.R.L.
Perú 2006. Pag.144.
Infografía:
http://www.monografias.com/trabajos71/diccionario-terminos-fisica/diccionarioterminos-fisica.shtml#ixzz2lRGV4nKx
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html
https://sites.google.com/site/paulaportfolio/2o-trimestre/calor-especifico-y-latente
http://www.ecured.cu/index.php/Calor_Latente
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II

13. http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente#Cambios_de_estado
http://www.slideshare.net/DayiMart/calor-latente-de-vaporizacion
http://www.youtube.com/watch?v=8j0KQzAYYP4
JAMES CABANILLAS VÁSQUEZ
FISICA II