calor-latente

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3.3 - Calor latente
UFABC – Fenômenos Térmicos – Prof. Germán Lugones 
MÓDULO 3 – Energia em processos térmicos: a primeira lei da Termodinâmica
Alguns estados da matéria: sólido, liquido, gasoso. 
Uma amostra pode mudar de uma fase (ou estado) para outra quando 
absorve ou perde calor. 
Calor de transformação L: É a quantidade de calor por unidade de massa 
que deve ser transferida quando uma amostra sofre uma mudança de fase 
completa. 
Assim, quando uma amostra de massa m sofre uma mudança de fase 
completa, a energia total transferida é:
Calores de transformação
Quando a mudança de fase é de líquido para gás (a amostra deve 
absorver calor) ou de gás para líquido (a amostra libera calor) o calor 
de transformação é chamado de calor de vaporização LV. 
 Temos então: Q = ± LV m 
Quando a mudança de fase é de sólido para líquido (a amostra 
absorve calor) ou de líquido para sólido (a amostra libera calor) o 
calor de transformação é chamado de calor de fusão LF 
 Temos então: Q = ± LF m
Capítulo 17 — Temperatura e calor 217
dade de massa) denomina-se calor de vaporização, Lv. Sob pressão atmosférica 
normal, o calor de vaporização Lv da água é
Lv ! 2,256 ! 10
6 J/kg ! 539 cal/g ! 970 Btu/1b
Ou seja, é necessário fornecer 2,256 ! 106 J para fazer 1 kg de água líquida se 
transformar em 1 kg de vapor d’água a 100 °C. Em comparação, o calor necessário 
para aquecer 1 kg de água de 0 °C até 100 °C é dado por Q ! mc "T ! (1,0 kg) 
(4.190 J/kg # °C) ! (100 °C) ! 4,19 ! 105 J, menos que um quinto do calor neces-
sário para a vaporização da água a 100 °C. Esse resultado está de acordo com nossa 
experiência cotidiana na cozinha: uma panela com água pode atingir a temperatura 
de ebulição em alguns minutos, porém é necessário um tempo muito maior para 
fazer a água vaporizar completamente.
Como a fusão, a ebulição é uma transição de fase reversível. Quando retiramos 
calor de um gás, na temperatura de ebulição, o gás retorna para a fase líquida, ou 
se condensa, cedendo ao ambiente a mesma quantidade de calor (calor de vapori-
zação) que foi necessária para vaporizá-lo. A uma dada pressão, a temperatura de 
ebulição coincide com a temperatura de condensação; nessa temperatura existe um 
equilíbrio de fase no qual a fase líquida coexiste com a gasosa.
Tanto Lv quanto a temperatura de ebulição de um dado material dependem da 
pressão. A água ferve a uma temperatura menor (cerca de 95 °C) em Itatiaia do 
que no Rio de Janeiro, por exemplo, pois Itatiaia está em um local mais elevado e 
a pressão atmosférica média é mais baixa. O calor de vaporização é ligeiramente 
maior nessa pressão mais baixa, aproximadamente igual a 2,27 ! 106 J/kg.
A Figura 17.20 resume essas ideias sobre transições de fase. Na Tabela 17.4, 
fornecemos o calor de fusão e de vaporização de diversas substâncias e as respec-
tivas temperaturas de fusão e ebulição sob pressão atmosférica normal. Pouquís-
simos elementos possuem temperaturas de fusão nas vizinhanças da temperatura 
ambiente; um deles é o gálio metálico, que você pode ver na Figura 17.21.
Em certas circunstâncias, uma substância pode passar diretamente da fase sólida 
para a fase gasosa. Esse processo denomina-se sublimação, e dizemos que o sólido 
sublima. O calor de transição correspondente denomina-se calor de sublimação, 
LS. O dióxido de carbono líquido não pode existir a uma pressão menor que cerca 
de 5 ! 105 Pa (cerca de 5 atm), e o “gelo seco” (dióxido de carbono sólido) sublima 
na pressão atmosférica. A sublimação da água em um alimento congelado produz 
Figura 17.20 Gráfico da temperatura em função do tempo de uma amostra de água 
inicialmente na fase sólida (gelo). O calor é fornecido à amostra a taxa constante. 
A temperatura permanece constante durante todas as mudanças de fase, desde que a 
pressão permaneça constante.
-25
0
25
50
75
100
125
T (°C)
a
b
c
d
e
f
Ponto de 
ebulição
Ponto 
de fusão
O gelo é 
aquecido.
A água líquida 
é aquecida.
A água líquida se 
transforma em vapor 
d’água a 100 °C.
O gelo se funde, 
transformando-se 
em água líquida 
a 0 °C.
Transições de fase da água. Durante esses períodos, a temperatura permanece constante e 
a transição de fase ocorre à medida que o calor é fornecido: Q = +mL.
a S b: gelo inicialmente a -25 °C 
 é aquecido a 0 ºC.
b S c: a temperatura permanece a 0 °C 
 até que o gelo derreta.
c S d: a água é aquecida de 0 °C a 100 °C.
d S e: a temperatura permanece a 100 °C 
 até que a água vaporize.
e S f: o vapor é aquecido para temperaturas 
 acima de 100 °C.
A temperatura da água varia. Durante esses períodos, a temperatura 
sobe à medida que o calor é fornecido: Q = mc !T.
O vapor d’água 
é aquecido.
Tempo
TABELA 17.4 Calor de fusão e calor de vaporização.
Ponto de
fusão normal
Calor 
de fusão,
Lf (J/kg)
Ponto de
ebulição normal
Calor de
vaporização,
Lv (J/kg)
Substância K °C K °C
Hélio * * * 4,216 " 268,93 20,9 $ 103
Hidrogênio 13,84 % 259,31 58,6 $ 103 20,26 " 252,89 452 $ 103
Nitrogênio 63,18 % 209,97 25,5 $ 103 77,34 " 195,8 201 $ 103
Oxigênio 54,36 % 218,79 13,8 $ 103 90,18 " 183,0 213 $ 103
Etanol 159 % 114 104,2 $ 103 351 78 854 $ 103
Mercúrio 234 % 39 11,8 $ 103 630 357 272 $ 103
Água 273,15 0,0 334 $ 103 373,15 100,0 2.256 $ 103
Enxofre 392 119 38,1 $ 103 717,75 444,60 326 $ 103
Chumbo 600,5 327,3 24,5 $ 103 2.023 1.750 871 $ 103
Antimônio 903,65 630,50 165 $ 103 1.713 1.440 561 $ 103
Prata 1.233,95 960,80 88,3 $ 103 2.466 2.193 2.336 $ 103
Ouro 1.336,15 1.063,0 64,5 $ 103 2.933 2.660 1.578 $ 103
Cobre 1.356 1.083 134 $ 103 1.460 1.187 5.069 $ 103
* É necessário aplicar uma pressão maior que 25 atm para fazer o hélio solidificar. A 1 atm de pressão, o hélio 
permanece líquido até o zero absoluto.
Figura 17.21 O gálio metálico, 
aqui mostrado liquefazendo-se na 
mão de uma pessoa, é um dos 
poucos elementos que se fundem 
próximo à temperatura ambiente. 
Sua temperatura de fusão é 29,8 °C, 
e seu calor de fusão é igual a 8,04 ! 
104 J/kg.
fumaça em uma geladeira. O processo inverso, uma transição da fase vapor para a 
fase sólida, ocorre quando gelo se forma sobre a superfície de um corpo frio, como 
no caso da serpentina de um refrigerador.
A água muito pura pode ser resfriada até diversos graus abaixo do ponto de con-
gelamento sem se solidificar; o estado de equilíbrio instável resultante denomina-
-se super-resfriado. Quando jogamos um pequeno cristal de gelo nessa água, ou 
quando a agitamos, ela se cristaliza em um segundo ou em uma fração de segundo 
(Figura 17.22). O vapor d’água super-resfriado condensa rapidamente, formando 
gotículas de névoa na presença de alguma perturbação, como partículas de poeira 
ou radiações ionizantes. Esse princípio é usado na chamada “semeadura de nu-
vens” (bombardeio de nuvens com nitrato de prata), que geralmente possuem vapor 
d’água super-resfriado, provocando a condensação e a chuva.
Algumas vezes um líquido pode ser superaquecido acima de sua temperatura 
de ebulição normal. Qualquer perturbação pequena, como a agitação do líquido, 
produz ebulição local com formação de bolhas.
Os sistemas de aquecimento a vapor de edifícios utilizam processos de vapori-
zação e condensação para transferir calor do aquecedor para os radiadores. Cada 
quilograma de água que se transforma em vapor no boiler (aquecedor) absorve 
cerca de 2 ! 106 J (o calor de vaporização Lv da água) do boiler e libera essa 
mesma quantidade quando se condensa nos radiadores. Os processos de vaporiza-
ção e condensação também são usados em refrigeradores, condicionadores de ar e 
em bombas de calor. Esses sistemas serão discutidos no Capítulo 20.
Os mecanismos de controle de temperatura de muitos animais de sangue quente 
são baseados no calor de vaporização, removendo calor do corpo ao usá-lona 
vaporização da água da língua (respiração arquejante) ou da pele (transpiração). O 
esfriamento produzido pela vaporização possibilita a manutenção da temperatura 
constante do corpo humano em um deserto seco e quente, onde a temperatura pode 
atingir até 55 °C. A temperatura da pele pode permanecer até cerca de 30 °C mais 
fria que a do ar ambiente. Nessas circunstâncias, uma pessoa normal perde vários 
litros de água por dia por meio da transpiração, e essa água precisa ser reposta. O 
resfriamento produzido pela vaporização explica também por que você sente frio 
ao sair de uma piscina (Figura 17.23).
Figura 17.22 Quando este avião 
entrou em uma nuvem a uma 
temperatura pouco abaixo do 
congelamento, ele atingiu gotículas 
de água super-resfriada na nuvem, 
que rapidamente se cristalizaram e 
formaram gelo no nariz do avião 
(mostrado aqui) e nas asas. Esse 
congelamento em pleno voo pode 
ser extremamente perigoso, motivo 
pelo qual os aviões comerciais são 
equipados com dispositivos para 
remover o gelo.
Book_SEARS_Vol2.indb 217 02/10/15 1:51 PM
Calor de fusão e calor de vaporização.