Mapa mental: Mapa mental: Calor latente y cambios de fase

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Mapa mental: Calor latente y cambios de fase

Contenido del mapa

Calor latente y cambios de fase — Energía que cambia la fase sin cambiar la temperatura.
- Fases de la materia — Formas en que se presenta la materia.
  - Sólido — Forma y volumen fijos, como un cubo de hielo.
  - Líquido — Volumen fijo pero toma la forma del vaso, como el agua.
  - Gas — Sin forma ni volumen fijos, como el vapor de una olla.
- Cambios de fase — Paso de una fase a otra a temperatura fija.
  - Fusión — Sólido a líquido, como derretirse. Absorbe calor.
  - Solidificación — Líquido a sólido, como congelarse. Libera calor.
  - Vaporización — Líquido a gas, como hervir. Absorbe calor.
  - Condensación — Gas a líquido, como empañarse. Libera calor.
  - Sublimación — Sólido a gas, como el hielo seco. Absorbe calor.
- Sensible vs latente — Diferencia entre calentar y transformar.
  - Calor sensible — Se siente en el termómetro. Cambia T con Q = m·c·ΔT.
  - Calor latente — No cambia T. Forma mesetas a 0°C y 100°C.
  - Analogía de manos — Amigos de la mano: soltarlas cuesta esfuerzo sin ir más rápido.
- Fórmula Q = m·L — Calor de un cambio de fase completo.
  - Qué es L — Energía para cambiar 1 kg. Se mide en J/kg.
  - Lf del agua — Fusión del agua: Lf = 334000 J/kg.
  - Lv del agua — Vaporización del agua: Lv = 2260000 J/kg.
  - Regla del signo — Absorber es +Q y liberar es -Q con el mismo L.
- Ejemplo: hielo a agua — 200 g de hielo de -10°C a agua a 20°C.
  - Q1: calentar hielo — De -10°C a 0°C con Q = m·c·ΔT = 4180 J.
  - Q2: fundir hielo — A 0°C con Q = m·Lf = 66800 J. Es el paso mayor.
  - Q3: calentar agua — De 0°C a 20°C con Q = m·c·ΔT = 16744 J.
  - Q total — Suma de etapas: Q1+Q2+Q3 = 87724 J.

El calor normalmente calienta, pero a veces solo transforma. Cuando el hielo se derrite a 0°C o el agua hierve a 100°C, toda la energía se usa en romper las uniones entre partículas sin subir la temperatura. A esa energía escondida la llamamos calor latente.

El calor sensible cambia la temperatura sin cambiar la fase y se calcula con Q = m·c·ΔT. El calor latente cambia la fase sin cambiar la temperatura, lo que produce pausas planas llamadas mesetas en la curva de calentamiento. Fundir, vaporizar y sublimar absorben calor, mientras que solidificar y condensar liberan el mismo calor.

El calor de un cambio completo se calcula con Q = m·L, donde L es el calor latente específico de cada sustancia y cambio. Para el agua, Lf es 334000 J/kg y Lv es 2260000 J/kg. Calentar 200 g de hielo de -10°C hasta agua a 20°C exige sumar tres etapas: calentar el hielo, fundirlo a 0°C y calentar el agua, siendo la fusión la que más energía consume.