Soluzioni
  • Il calore latente dell'acqua esprime la quantità di calore necessaria affinché una certa massa d'acqua effettui un passaggio di stato, dunque non è un valore costante ma dipende dal passaggio di stato che si considera.

    Per esprimere i valori del calore latente dell'acqua si suppone di lavorare in regime di pressione atmosferica standard, ossia che la pressione dell'ambiente circostante sia pari a 1 atm.

    A tale valore di pressione l'acqua può subire quattro passaggi di stato:

    - fusione: passaggio dallo stato solido a quello liquido;

    - solidificazione: passaggio dallo stato liquido a quello solido;

    - evaporazione: passaggio dallo stato liquido a quello gassoso;

    - condensazione: passaggio dalla stato gassoso a quello liquido.

    Ribadiamo ancora una volta che non esiste un unico valore del calore latente dell'acqua, e che esso dipende dal passaggio di stato considerato. Più precisamente il valore del calore latente per un passaggio di stato vale anche per quello inverso, dunque nel caso dell'acqua si parla di:

    - calore latente di fusione (o calore latente di solidificazione);

    - calore latente di evaporazione (o calore latente di condensazione).

    Calore latente di fusione dell'acqua (o calore latente di solidificazione)

    Il calore latente di fusione dell'acqua è 3,335×105 joule su chilogrammi ed esprime la quantità di calore necessaria affinché 1 chilogrammo d'acqua, alla pressione di 1 atm, passi dallo stato solido a quello liquido, o viceversa, passi dallo stato liquido a quello solido.

    \mbox{Calore latente di fusione acqua} = 3,335 \times 10^{5} \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg}} \ \ \ (0 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 1 \mbox{ atm})

    Entrambi i passaggi di stato avvengono a una temperatura di 0 °C, quindi possiamo dire che alla temperatura di 0 °C e alla pressione di 1 atm il calore latente dell'acqua è di 333 500 joule su chilogrammo.

    Calore latente di evaporazione dell'acqua (o calore latente di condensazione)

    Il calore latente di evaporazione dell'acqua (detto anche di ebollizione) è 2,272×106 joule su chilogrammo ed è la quantità di calore che, alla pressione di 1 atm, occorre trasferire a 1 chilogrammo d'acqua affinché avvenga il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso o, viceversa, avvenga il passaggio dallo stato gassoso a quello liquido.

    \mbox{Calore latente di evaporazione acqua} = 2,272 \times 10^{6} \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg}} \ \ \ (100 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 1 \mbox{ atm})

    Alla pressione di 1 atm entrambi i passaggi di stato avvengono a una temperatura di 100 °C, quindi a tali valori di temperatura e pressione il calore latente dell'acqua è di 2 272 000 joule su chilogrammo.

    Calore latente dell'acqua in kcal/kg

    L'unità di misura adottata dal Sistema Internazionale per esprimere il calore latente è il joule su chilogrammo (J/kg), ma non è raro trovare il calore latente dell'acqua indicato in kilocalorie su chilogrammo (kcal/kg).

    Poiché 1 chilocaloria equivale a 4184 joule

    1 \mbox{ kcal} = 4184 \mbox{ J}

    ne consegue che il calore latente dell'acqua in kcal/kg si ottiene dividendo per 4184 il calore latente espresso in J/kg. Quindi:

    • il calore latente di fusione dell'acqua in kcal/kg è di circa 79,71 kcal/kg

    \\ \mbox{Calore latente di fusione acqua} = 3,335 \times 10^{5} \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg}} = \\ \\ \\ \left[\left( 3,335 \times 10^5 \right ) : 4184 \right ] \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg}} \simeq \\ \\ \\ \simeq 79,71 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg}} \ \ \ (0 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 1 \mbox{ atm})

    • il calore latente di evaporazione dell'acqua in kcal/kg è di circa 543 kcal/kg

    \mbox{Calore latente di evaporazione acqua} = 2,272 \times 10^{6} \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg}} = \\ \\ \\ \left[\left(2,272 \times 10^6 \right ) : 4184 \right ] \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg}} \simeq \\ \\ \\ \simeq 543 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg}} \ \ \ (100 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 1 \mbox{ atm})

    Tabella di riepilogo sul calore latente dell'acqua

     

    Calore latente acqua

    In J/kg

    In kcal/kg

    Calore latente di fusione

    3,335×105

    ≈ 79,71

    Calore latente di ebollizione

    2,272×106

    ≈ 543

     

    Se vuoi saperne di più sul calore latente, o se ti serve una tabella con i valori del calore latente delle varie sostanze, ti rimandiamo alla lezione dell'omonimo link.

    Risposta di Galois
 
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