Mudança de Estado Físico e Calor Latente de Transformação

Visão Geral

Quando uma substância recebe ou perde calor, ela pode alterar seu estado físico. Um exemplo simples que observamos na natureza ou dentro de casa: a água.

Podemos vê-la em seu estado líquido em rios, lagos e oceanos, mas também em estado gasoso (vapor d’água) quando a fervemos na panela; ou em estado sólido (gelo) quando colocamos em uma forminha dentro do refrigerador.

Resumo

Mudanças de estado físico

Os estados físicos mais comuns na Terra, considerando as condições de temperatura e pressão do nosso planeta, são:

Nomeamos as mudanças de estado físico como:

Calor latente

Calor latente é a mudança de estado físico de uma substância quando há troca de calor, em um processo de fornecimento de energia para um corpo. No Sistema Internacional de Unidades (SI), o calor latente é dado em J/Kg (Joule por quilograma), mas também é comum ser medido em cal/g (caloria por grama).

Durante a transformação, a temperatura permanece a mesma, ou seja, constante. Na Termologia, calor latente também é chamado de calor de transformação. O calor latente é definido como a relação da quantidade de calor por massa.

Para calcular o calor latente, utilizamos a seguinte fórmula:

Q = m . L

Sendo:

Q = quantidade de calor (cal ou J)

m: massa (g ou Kg)

L: calor latente (cal/g ou J/Kg)

Se o resultado for um valor positivo, a substância está recebendo calor (processo endotérmico), como ocorre nos processos de fusão e vaporização. E se o resultado for negativo, então a substância está cedendo calor (processo exotérmico), como ocorre nos processos de solidificação e liquefação.

Nota & Anota

Considere o processo de congelamento de água para fazer cubos de gelo em casa. Ao colocar água líquida em uma bandeja de gelo e colocá-la no freezer, a água é gradualmente resfriada.

Quando a temperatura atinge 0°C, a água começa a se solidificar em gelo. Nesse momento, apesar do fornecimento contínuo de calor, a temperatura permanece constante em 0°C.

O calor fornecido ao gelo é utilizado para romper as forças de coesão entre as moléculas, mas não resulta em aumento de temperatura. Esse calor transferido durante a mudança de estado, seja de líquido para sólido (fusão) ou de sólido para líquido (solidificação), é conhecido como calor latente de transformação.

O mesmo conceito se aplica durante a vaporização da água, como quando água fervente produz vapor a 100°C.

Nesse processo, o calor fornecido é usado para vencer as forças de coesão entre as moléculas do líquido, convertendo-o em vapor, sem alteração imediata da temperatura.