Quanto calore per congelare?

Calore latente per il passaggio di stato

Calore latente e temperatura di solidificazione

La solidificazione è il passaggio di una sostanza dallo stato liquido a quello solido. Essa avviene sottraendo energia termica alla sostanza, ossia mediante uno scambio di calore. Ciascuna sostanza ha una temperatura di solidificazione propria.

Calore latente
di solidificazione

La quantità di calore da sottrarre dipende dalla massa della sostanza e dal suo calore latente di solidificazione, caratteristico e variabile da sostanza a sostanza.
L'acqua presenta uno dei più alti calori latenti tra tutte le sostanze. Questo significa che per congelare l'acqua occorre una grande quantità di energia: ovviamente anche per il processo inverso, lo scioglimento del ghiaccio, si deve somministrare una notevole quantità di energia termica.

Calore latente necessario
per lo sbrinamento

Questo fatto deve essere tenuto in considerazione quando si deve dimensionare la resistenza di sbrinamento di un evaporatore. Volendo completare velocemente il processo e dato che devono essere messe in gioco grandi quantità di energia elettrica, la potenza elettrica che deve erogare tale resistenza risulta, di solito, essere molto elevata.

Calcolo del calore
per congelare

Per calcolare la quantità di calore necessaria per solidificare un liquido si utilizza la seguente formula:



dove: c_L rappresenta il calore latente e m la massa della sostanza.

Esempio:
Per congelare 2 litri di acqua (pari a 2 kg) occorre sottrarre una quantità di calore pari a

Q = 334 kJ/kg x 2 kg = 668 kJ

Evidentemente la solidificazione di una quantità doppia, tripla,... di acqua richiede la sottrazione di una quantità doppia, tripla,... di calore.