Calore sensibile

Che cos’è il calore sensibile?

Per definire il calore sensibile, bisogna innanzitutto dire che il trasferimento di calore è un processo che può verificarsi in qualsiasi metodo di raffreddamento in cui avviene uno scambio di energia. Nello specifico, con i sistemi di raffreddamento, si tratta della rimozione di calore da una camera per portarla a una temperatura adeguata. Lo scopo di questo dipende principalmente da ciascun settore industriale: può trattarsi della conservazione degli alimenti o di qualsiasi altra operazione legata al mantenimento di determinate condizioni ideali all’interno della camera.

Il calore (Q) è definito come l’energia in transito da un punto a un altro all’interno di un sistema ed è una variabile che può essere misurata solo tramite la temperatura. Tuttavia, all’interno del concetto di calore, esistono due definizioni distinte: da un lato il calore sensibile e dall’altro il calore latente.

Che cos’è il calore sensibile?

Il calore sensibile può essere definito come il calore che una sostanza o un corpo può rilasciare o assorbire da un altro senza modifiche nella sua struttura che comporterebbero un cambiamento del suo stato fisico. I cambiamenti di stato fisico che non possono verificarsi includerebbero quindi evaporazione, condensazione o congelamento. In riferimento alla quantità di calore rilasciato o assorbito, questa è una variabile legata alla pressione a cui la sostanza è soggetta e, a tal fine, il punto di riferimento della temperatura è 0 °C. Se la pressione aumenta, aumenta anche il calore sensibile, e se la pressione diminuisce, diminuisce anche il calore sensibile.

Quando il calore viene trasferito a una sostanza a una temperatura inferiore al suo punto di ebollizione, la sostanza assorbirà calore e di conseguenza aumenterà la sua temperatura. Quando si verifica l’ebollizione, la temperatura della sostanza rimane costante; ciò significa che l’aumento della temperatura rallenta e che qualsiasi quantità di calore aggiunta non aumenterà ulteriormente la sua temperatura.

Al contrario, questo processo avviene anche quando le sostanze vengono raffreddate, quando un prodotto viene posto in una camera di refrigerazione e per tutto il tempo in cui si raggiunge la sua temperatura di congelamento. Il punto di congelamento è un punto di riferimento, in cui la sostanza cambia il suo stato fisico da solido o liquido a congelato. In questo senso, quando il punto di congelamento è stato raggiunto, la camera agisce estraendo il calore sensibile dalla sostanza, poiché non si verifica alcun ulteriore cambiamento di stato quando è stato raggiunto il punto di congelamento.

Il termine latente, d’altra parte, che proviene dal latino, si riferisce precisamente alla qualità “nascosta” del calore. Infatti, si riferisce specificamente al fatto che, nonostante l’aggiunta di calore, non si percepisce alcun aumento di temperatura. Si verifica un cambiamento di stato, che può essere da liquido a gassoso, ad esempio.

Calore sensibile secondo le sostanze

Il calore sensibile non è lo stesso per tutte le sostanze. Si può dire che ogni sostanza ha il proprio calore di fusione e di vaporizzazione. Questo perché queste temperature sono legate alle caratteristiche specifiche della loro struttura molecolare. Allo stesso modo, è richiesto un calore latente diverso per ciascun processo di cambiamento di stato. Esiste quindi un calore latente di vaporizzazione, condensazione o fusione. Ad esempio, nel caso dell’acqua, il passaggio da solido a liquido avviene a 0 °C, per il quale sono necessari 334 J/kg.

Questa è la formula per calcolare il calore sensibile

Di seguito è riportata la formula per calcolare il calore sensibile:

Q = m L

In questa equazione, Q rappresenta il calore, e L è il calore latente della sostanza. Questo calore, come accennato, dipende dal tipo di cambiamento di fase. La m rappresenta la massa della sostanza.

Differenze tra calore sensibile e calore latente

Uno dei modi più semplici per definire la differenza tra calore sensibile e calore latente è il modo in cui avviene l’evaporazione di una sostanza a una certa temperatura. Il calore latente è generalmente definito come il calore prodotto da una sostanza quando cambia stato (ad esempio, da liquido a gas o da solido a liquido). Questo calore latente, pertanto, sarebbe un “calore nascosto” che è in realtà responsabile del cambiamento di stato della temperatura. Ad esempio, quando l’acqua raggiunge i 100 °C e passa da uno stato liquido a uno stato gassoso e mantiene costante la sua temperatura. Nel caso dei sistemi di refrigerazione, le unità di calore latente aumentano l’umidità di una stanza proprio perché si sta verificando l’evaporazione.

Il calore sensibile, d’altra parte, è un cambiamento di temperatura “corrente”. In altre parole, è quando una sostanza assorbe calore e passa, ad esempio, da 20 °C a 40 °C. Pertanto, il processo di raffreddamento o trasferimento di calore è il processo che avviene nella maggior parte dei sistemi di climatizzazione o refrigerazione.

A sua volta, un processo di trasferimento di calore sensibile si verifica nelle celle frigorifere, motivo per cui devono sempre essere utilizzate macchine a compressione di vapore per raffreddare una cella frigorifera. Più alta è la temperatura a cui i prodotti sono immagazzinati nella camera, maggiore sarà il consumo della camera, poiché deve aumentare il suo “sforzo”. Pertanto, nelle celle frigorifere è importante monitorare la temperatura a cui vengono introdotti i prodotti, poiché più alta è la temperatura a cui entrano , maggiore sarà l’energia richiesta per raffreddarli in termini di trasferimento di calore sensibile dalla sostanza all’ambiente.

Un esempio chiaro di ciò si può vedere nel settore alimentare, dove è sempre consigliabile raffreddare gli alimenti prima di collocarli in un sistema di refrigerazione. In effetti, questo è il motivo per cui alcuni raccolti vengono effettuati di notte o perché i prodotti vengono lasciati all’ombra prima della refrigerazione, poiché riduce significativamente il consumo di energia per la refrigerazione.