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Energia absorbida para pasar de liquido a gas

Cuánta energía hay en un gas

Un material de cambio de fase (PCM) es una sustancia que libera/absorbe suficiente energía en la transición de fase para proporcionar calor o refrigeración útil. Por lo general, la transición se produce de uno de los dos primeros estados fundamentales de la materia -sólido y líquido- al otro. La transición de fase también puede ser entre estados de la materia no clásicos, como la conformidad de los cristales, donde el material pasa de conformarse a una estructura cristalina a conformarse a otra, que puede ser un estado de mayor o menor energía.

La energía liberada/absorbida por la transición de fase de sólido a líquido, o viceversa, el calor de fusión es generalmente mucho mayor que el calor sensible. El hielo, por ejemplo, requiere 333,55 J/g para fundirse, pero entonces el agua subirá un grado más con la adición de sólo 4,18 J/g. El agua/hielo es, por tanto, un material de cambio de fase muy útil y se ha utilizado para almacenar el frío del invierno para enfriar los edificios en verano desde al menos la época del Imperio Aqueménida.

Al fundirse y solidificarse a la temperatura de cambio de fase (PCT), un PCM es capaz de almacenar y liberar grandes cantidades de energía en comparación con el almacenamiento de calor sensible. El calor se absorbe o se libera cuando el material pasa de sólido a líquido y viceversa o cuando la estructura interna del material cambia; por ello, los PCM se denominan materiales de almacenamiento de calor latente (LHS).

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Se produce cuando se añade energía al agua líquida

Cuando se suministra energía térmica a un sólido (como el hielo) a un ritmo constante por medio de una bobina de calentamiento eléctrica, comprobamos que la temperatura aumenta de forma constante hasta que se alcanza el punto de fusión y se hacen evidentes los primeros signos de formación de líquido. A partir de entonces, aunque sigamos suministrando energía térmica al sistema, la temperatura se mantiene constante mientras haya líquido y sólido. En el gráfico siguiente, esto está representado por la línea plana, en la que se está añadiendo energía al hielo, pero no se produce ningún cambio en la temperatura. Toda la energía añadida al sistema en esta fase se utiliza para convertir el hielo sólido en agua líquida.

Una vez que toda la muestra está en fase líquida, la adición de energía aumenta ahora la temperatura hasta que se alcanza el punto de ebullición y se observan los primeros signos de formación de gas. La temperatura se mantiene constante aunque se esté añadiendo energía al sistema. La energía se utiliza para convertir el líquido en gas. Una vez que toda la muestra está en fase gaseosa, se puede añadir energía adicional para aumentar la temperatura del gas.

¿Por qué una sustancia necesita mucha energía para cambiar de estado?

Durante un cambio de estado de la materia, la energía suministrada no se utiliza para aumentar la energía cinética de las moléculas, sino para cambiar las energías de enlace. Por lo tanto, la temperatura permanece constante.

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Cuando se calienta el agua con un calentador de inmersión, se observa primero un aumento de la temperatura. Pero durante la vaporización, la temperatura no aumenta más. La temperatura se mantiene constante a 100 °C (punto de ebullición), y ello a pesar de que, obviamente, el calentador de inmersión sigue suministrando calor.

Se puede observar un comportamiento similar cuando se derrite el hielo. Para demostrarlo, coloque cubitos de hielo de una nevera en un cuenco y caliéntelos con una lámpara de calor, por ejemplo. El calor emitido hace que la temperatura de los cubitos de hielo aumente al principio. Sin embargo, si el hielo empieza a derretirse a una temperatura de 0 °C (punto de fusión), la temperatura de la mezcla de agua y hielo no aumenta más. La temperatura se mantiene constante a 0 °C, a pesar de que, obviamente, la lámpara de calor suministra calor. Sólo cuando todo el hielo se ha licuado completamente, la temperatura vuelve a aumentar.

Energía absorbida o liberada de sólido a líquido

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