Calore latente, energia assorbita o rilasciata da una sostanza durante un cambiamento nel suo stato fisico (fase) che si verifica senza cambiare la sua temperatura. Il calore latente associato alla fusione di un solido o al congelamento di un liquido è chiamato calore di fusione; quello associato alla vaporizzazione di un liquido o di un solido o alla condensazione di un vapore è chiamato calore di vaporizzazione. Il calore latente viene normalmente espresso come quantità di calore (in unità di joule o calorie) per mole o massa unitaria della sostanza che subisce un cambiamento di stato.
Ad esempio, quando una pentola d'acqua viene mantenuta in ebollizione, la temperatura rimane a 100 ° C (212 ° F) fino a quando l'ultima goccia evapora, poiché tutto il calore che viene aggiunto al liquido viene assorbito come calore latente di vaporizzazione e portato via da le molecole di vapore in fuga. Allo stesso modo, mentre il ghiaccio si scioglie, rimane a 0 ° C (32 ° F) e anche l'acqua liquida che si forma con il calore latente della fusione è a 0 ° C. Il calore di fusione per acqua a 0 ° C è di circa 334 joule (79,7 calorie) per grammo e il calore di vaporizzazione a 100 ° C è di circa 2.230 joule (533 calorie) per grammo. Poiché il calore della vaporizzazione è così grande, il vapore trasporta una grande quantità di energia termica che viene rilasciata quando si condensa, rendendo l'acqua un eccellente fluido di lavoro per i motori termici.
Il calore latente deriva dal lavoro richiesto per superare le forze che tengono insieme atomi o molecole in un materiale. La struttura regolare di un solido cristallino è mantenuta da forze di attrazione tra i suoi singoli atomi, che oscillano leggermente attorno alla loro posizione media nel reticolo cristallino. All'aumentare della temperatura, questi movimenti diventano sempre più violenti fino a quando, nel punto di fusione, le forze attrattive non sono più sufficienti per mantenere la stabilità del reticolo cristallino. Tuttavia, è necessario aggiungere calore aggiuntivo (il calore latente di fusione) (a temperatura costante) al fine di realizzare la transizione allo stato liquido ancora più disordinato, in cui le singole particelle non sono più trattenute in posizioni reticolari fisse ma sono libere muoversi attraverso il liquido. Un liquido differisce da un gas in quanto le forze di attrazione tra le particelle sono ancora sufficienti per mantenere un ordine a lungo raggio che conferisce al liquido un grado di coesione. Man mano che la temperatura aumenta ulteriormente, viene raggiunto un secondo punto di transizione (il punto di ebollizione) in cui l'ordine a lungo raggio diventa instabile rispetto ai movimenti ampiamente indipendenti delle particelle nel volume molto più grande occupato da un vapore o gas. Ancora una volta, è necessario aggiungere ulteriore calore (il calore latente di vaporizzazione) per interrompere l'ordine a lungo raggio del liquido e realizzare la transizione allo stato gassoso in gran parte disordinato.
Il calore latente è associato a processi diversi dai cambiamenti tra le fasi solida, liquida e di vapore di una singola sostanza. Esistono molti solidi in diverse modifiche cristalline e le transizioni tra queste generalmente comportano l'assorbimento o l'evoluzione del calore latente. Il processo di dissoluzione di una sostanza in un'altra comporta spesso calore; se il processo di soluzione è un cambiamento strettamente fisico, il calore è un calore latente. A volte, tuttavia, il processo è accompagnato da un cambiamento chimico e parte del calore è quella associata alla reazione chimica. Vedi anche fusione.
