Il calore latente è l’energia per unità di massa assorbita o ceduta durante un cambiamento di fase a temperatura circa costante. Si indica spesso con \lambda oppure con L e si misura in \text{J}/\text{kg}.
La relazione operativa è:
dove m è la massa che cambia fase e \lambda dipende dalla sostanza e dal tipo di transizione: fusione, solidificazione, vaporizzazione, condensazione, sublimazione o brinamento.
Interpretazione fisica
Durante un passaggio di fase il calore non aumenta direttamente la temperatura. L’energia scambiata modifica l’organizzazione microscopica della materia: rompe, indebolisce o ricostruisce interazioni tra particelle. Per questo, in una curva di riscaldamento, il passaggio di fase compare come un tratto quasi orizzontale.
| Transizione | Calore scambiato | Effetto macroscopico |
|---|---|---|
| fusione | \displaystyle Q=m\lambda_f | solido \displaystyle \rightarrow liquido |
| solidificazione | \displaystyle Q=-m\lambda_f | liquido \displaystyle \rightarrow solido |
| vaporizzazione | \displaystyle Q=m\lambda_v | liquido \displaystyle \rightarrow vapore |
| condensazione | \displaystyle Q=-m\lambda_v | vapore \displaystyle \rightarrow liquido |
Il segno dipende dalla convenzione: se Q>0 indica calore assorbito dal sistema, fusione e vaporizzazione hanno Q>0, mentre solidificazione e condensazione hanno Q<0.
Uso nei bilanci termici
Quando un corpo attraversa più tratti termici, il calore totale si calcola sommando i contributi di riscaldamento o raffreddamento e quelli di fase. Per esempio:
I termini mc_s\Delta T valgono nei tratti in cui cambia la temperatura; il termine m\lambda vale nel tratto di passaggio di fase. Mescolarli in un’unica formula è un errore tipico negli esercizi di calorimetria.
Errori comuni
Il calore latente non è una temperatura di passaggio di fase. Due materiali possono fondere alla stessa temperatura ma richiedere energie latenti molto diverse. Inoltre \lambda è una proprietà riferita a una transizione specifica: il calore latente di fusione non coincide con quello di vaporizzazione.
Vedi anche: Calore, Calore specifico, Capacità termica, Calori latenti e passaggi di stato: esercizi svolti.