Los fenómenos de cambio de fase de materiales conllevan la absorción o cesión de calor latente. Por ejemplo, cuando un líquido pasa al estado gaseoso, absorbe calor latente pero también cuando un gas se condensa y pasa al estado líquido, cede calor latente. Durante esos procesos la temperatura no experimentará cambio alguno.

Cuando un sistema absorbe (o cede) una determinada cantidad de calor puede ocurrir que:

  • experimente un cambio en su temperatura, lo que implica calor sensible
  • experimente un cambio de fase a temperatura constante, o calor latente

 

Tipos de calor latente

El calor latente se manifiesta en cualquier proceso de cambio de fase, detallándose a continuación los tipos de cambio de fase:

  • Vaporización: es un cambio de líquido a gas
  • Fusión: cambio de sólido a líquido
  • Solidificación: proceso de cambio de líquido a sólido
  • Sublimación: cambio de sólido a gas
  • Condensación: proceso de cambio de gas a líquido

 

El proceso de transmisión de calor latente

Si se entrega calor en forma de calor sensible a cierta masa de sustancia cuya temperatura es menor a su temperatura de congelación, permanecerá en estado sólido hasta que su temperatura alcance el punto de fusión.

En este proceso de fusión el producto permanece a temperatura constante y comienza a fundirse, llevando a cabo un proceso de transferencia de calor latente. La fusión es una transición de fase, una transformación desde la fase sólida ordenada a la fase líquida.

Durante el proceso de fusión, la mezcla de producto líquido y sólido continua a la temperatura constante de fusión hasta que todo el sólido haya pasado a líquido.

Cuando sólo hay líquido el calor entregado produce aumento de la temperatura, volviendo a ser esta transferencia de calor en forma de calor sensible.

Normalmente el calor latente es, en magnitud, mucho más grande que el calor sensible.

Por ejemplo, para el caso del agua líquida y el hielo, el calor latente de fusión del agua es muy elevado, se necesitan alrededor de 333000 J de calor para convertir 1kg de hielo a 0 ºC en 1kg de agua a 0 ºC. Esta misma cantidad de calor es suficiente para elevar la temperatura de 1kg de agua líquida en 80 ºC, de forma que se necesita casi la misma cantidad de calor para fundir un trozo de hielo que para calentar el agua resultante casi hasta la temperatura de ebullición.

En un producto introducido en una cámara de refrigeración se produce un proceso de tres etapas:

a)    Enfriamiento sensible desde la temperatura de entrada hasta la de congelación

b)    Enfriamiento latente (calor latente) en el proceso de congelación

c)     Enfriamiento sensible desde la temperatura de congelación hasta la temperatura final deseada, que es la de conservación del producto.

El calor latente de solidificación reaparece cuando se enfría el líquido a su temperatura de fusión y comienza a solidificar. A medida que se extrae calor del producto, este se solidifica y su temperatura no desciende. El calor que se libera cuando cierta masa de producto se transforma en sólido, sin cambiar su temperatura, es también el calor latente de fusión.

En el caso del agua, es un valor muy elevado y es lo que mantiene una mezcla de agua y hielo a 0 ºC. En caso de que se transfiera suficiente cantidad de calor al agua o al hielo, ésta puede vaporizarse o sublimarse.

 

Energía requerida en el proceso de conservación

En un proceso de enfriamiento industrial, en una cámara frigorífica, los calores sensibles y latentes determinan la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo la conservación del producto. Esto depende del tipo de producto, y se usan tablas o bases de datos que contienen las propiedades para cada tipo de producto, por ejemplo, alimentos. Estos valores determinan la potencia que deberá tener la cámara frigorífica.

 

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