Calore latente di evaporazione

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Calore latente di evaporazione

Abbiamo visto nella precedente sezione che i cambiamenti di stato avvengono a temperatura costante ma con scambio di calore. Di seguito riportiamo i nomi e le temperature che caratterizzano i cambiamenti di stato dell'acqua.

In alcuni casi (es.: naftalina) è possibile far avvenire il cambiamento di stato da solido a gas senza passare attraverso la fase liquida. Questo processo prende il nome di sublimazione. Il passaggio opposto da gas a solido prende invece il nome di brinamento, dal momento che la brina ne è un tipico esempio.

Il calore latente di evaporazione dipende dalla sostanza che prendiamo in considerazione. Come il calore latente di fusione, anche il calore latente di evaporazione è direttamente proporzionale alla massa m, ossia Q = λ_v · m. Il coefficiente di proporzionalità λ_v dipende dalla sostanza che prendiamo in considerazione. Nel caso dell'acqua a pressione atmosferica λ_v = 2.25 · 10⁶ J / kg. Questo vuol dire che serve una quantità di calore pari a Q = 2.25 · 10⁶ J per far evaporare 1 kg di acqua. Viceversa, la condensazione di 1 kg di acqua porta a una cessione di Q = 2.25 · 10⁶ J per ogni kilogrammo.

L'elevato calore latente di evaporazione rende l'acqua molto efficace nello spegnimento del fuoco: infatti l'evaporazione dell'acqua in prossimità di un incendio permette di assorbire notevoli quantità di calore alla sostanza che brucia. Inoltre, il vapor acqueo che si crea, avvolgendo il corpo in fiamme, ne ostacola l'afflusso dell'ossigeno necessario per la combustione.

Anche nel processo di evaporazione bisogna specificare la pressione alla quale avviene il processo. Ad esempio, la temperatura di evaporazione dell'acqua aumenta all'aumentare della pressione, come emerge dal seguente grafico:

A 0.7 atmosfere (pressione che si ha per esempio a 3000 m di altezza) la temperatura di evaporazione dell'acqua è inferiore a 90°C. Questo è il motivo per cui la pasta in montagna si scuoce. Il fatto che la temperatura di evaporazione diminuisca al diminuire della pressione comporta anche la necessità per gli astronauti nello spazio di indossare delle tute pressurizzate, in grado di evitare l'evaporazione del sangue che altrimenti potrebbe avvenire anche alla temperatura della navicella.

Su questi principi fisici si basa anche la macchinetta per il caffè espresso. La parola stessa espresso deriva da extra pressione. Nella macchinetta del caffè il vapore presente al di sopra dell'acqua genera una pressione sull'acqua che risale per il condotto centrale. La polvere di caffè è stata compressa ed oppone resistenza. In queste condizioni la pressione di vapore cresce, l'acqua bolle a 120°C e la sua capacità di estrarre aroma dal caffè è notevolmente accresciuta. Su meccanismi analoghi si basa il funzionamento della pentola a pressione.

Fonte: http://digilander.libero.it/quantum2008/APPUNTI/dispense%20di%20fisica%20II.doc

Calore latente di evaporazione