Calor sensível e calor latente

Os efeitos das trocas de calor entre um corpo e outro podem ser percebidos na forma sensível e na forma latente. Observa-se que quando o calor aplicado modifica a temperatura do corpo, então este é chamado de calor sensível. Porém, se há modificação do estado físico da matéria (mudança de fase), então se tem troca de calor latente. Supondo que uma dada massa de 1kg de gelo a –20°C seja aquecida.

Neste processo de aquecimento tem-se num primeiro momento a elevação da temperatura do gelo de –20 até 0°C (calor sensível sendo trocado, Q1=10kcal (48,16kJ). A água tem como característica ser uma substância pura e desta forma, muda de fase nesta temperatura constante. Nesta etapa há apenas troca de calor latente, Q2=80kcal (334,88kJ).

Todo o gelo transforma-se em água líquida e neste momento inicia-se o processo de aquecimento, onde há troca de calor sensível. O aquecimento prossegue até que a água atinja o ponto de vaporização a 100°C, sendo o calor trocado de 0 a 100°C, Q3=100kcal (418,6 kJ). Neste instante, a variação de temperatura cessa e a troca de calor latente é iniciada.

Durante a transição de fase não há alteração da temperatura. Entretanto, é possível alterar os pontos de transição de estado através do controle pressão. Este é o princípio utilizado nas panelas de pressão, em que a vedação do compartimento, possibilita que a pressão interna seja superior a externa, elevando o ponto de evaporação da água e permitindo portanto que o alimento seja cozido mais rapidamente. A altitude também causa fenômeno semelhante, pois quanto mais alto menor a pressão interna e menor o ponto de ebulição da água.

O cálculo da quantidade de calor necessária durante este processo pode ser feito através de duas expressões. A primeira permite o cálculo do calor sensível e a segunda do calor latente, conforme expresso a seguir:

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑚 × 𝑐𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 × ∆𝑇1 + 𝑚 × 𝐿𝑓𝑢𝑠ã𝑜 + 𝑚 × 𝑐𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 × ∆𝑇2

Sendo:
m – Massa da substância;
c – Calor específico;
∆𝑇 = 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 – Temperatura Final;
𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙–Temperatura inicial;
L – Calor Latente de fusão.

Da mesma forma que a água, é possível realizar o cálculo da energia necessária para resfriamento ou congelamento de alimentos quando colocados no interior de uma câmara frigorífica. No entanto, nesse caso a temperatura de congelamento é diferente de zero grau e tabelada de acordo com o tipo de produto.