Tecnología de Cambio de Fase

La tecnología de cambio de fase utiliza el calor latente de vaporación de un fluido de trabajo para absorber energía térmica durante el ciclo de evaporización y libera esta energía durante el ciclo de condensación.

Definición de cambio de fase

Son transiciones entre las fases sólidas, liquidas y gaseosas de un material. Suele implicar grandes cantidades de energía en comparación con el calor especifico.

Calor

El calor puede definirse como energía en tránsito desde un objeto con alta temperatura hasta un objeto con temperatura más baja.  Un objeto no posee “calor”; el termino apropiado para la energía microscópica en un objeto es energía interna. La energía interna se puede aumentar transfiriendo energía al objeto desde otro con mayor temperatura (más caliente) – Esto se denomina propiamente como calentamiento.

Calor especifico

El calor especifico es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar la temperatura en un grado Celsius. La relación entre el valor y el cambio de temperatura es usualmente expresada en la forma que se muestra a continuación.

Q=cm DeltaT

Donde:

  • Q = calor agregado
  • c = calor específico
  • m = masa
  • DeltaT = cambio de temperatura

El calor especifico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4.186 julios/gramo °C, que es más alto que cualquier otra sustancia común. Como resultado, el agua juega un rol muy importante en la regulación de la temperatura. El calor especifico por gramo de agua es mucho más alto que el de un metal.

Esta relación no aplica si se encuentra un cambio de fase, porque el calor agregado o eliminado durante un cambio de fase no cambia la temperatura.

Calor latente

La expresión calor latente se refiere a la cantidad de energía liberada o absorbida por una sustancia química durante un cambio de estado que ocurre sin cambiar su temperatura, es decir, una transición de fase como el derretimiento del hielo o la ebullición del agua.

Calor latente de fusión

Tipo de calor latente donde el flujo de energía en el cambio de fase es de sólido a líquido. El cambio es endotérmico, esto significa que el sistema absorbe energía al pasar de sólido a líquido. El cambio es exotérmico (el sistema libera energía) cuando la dirección es de líquido a sólido.

Calor latente de vaporización

Tipo de calor latente donde el flujo de energía en el cambio de fase es de líquido a gaseoso. El cambio es endotérmico, esto significa que el sistema absorbe energía al pasar de líquido a gaseoso. El cambio es exotérmico (el sistema libera energía) cuando la dirección es de gaseoso a líquido.

Especificaciones de calor latente de fusión

La cantidad de energía requerida para convertir 1 kg (o 1 lb) de sustancia de sólido a líquido (o viceversa) sin un cambio en la temperatura del entorno debe pasar por un cambio de fase. Toda energía absorbida para al cambio de fase.

Especificaciones de calor latente de vaporización

La cantidad de energía requerida para convertir 1kg (o 1 lb) de sustancia de líquido a gaseoso (o viceversa) sin un cambio en la temperatura del entorno debe pasar por un cambio de fase. Toda energía absorbida es usada para el cambio de fase.

Tabla de calor latente

La siguiente tabla muestra los calores latentes y los cambios de temperatura de fase en algunos fluidos y gases comunes.

Sustancia Fusión de calor latente | KJ/kg Punto de fusión °C Vaporación de calor latente Punto de ebullición °C
Alcohol, etilo 108 -114 855 78.3
Amoníaco 339 -75 1369 -33.34
Hidrogeno 58 -259 455 -253
Plomo 24.5 327.5 871 1750
nitrógeno 25.7 -210 200 -196
Oxígeno 13.9 -219 213 -183
R134a -101 215.9 -26.6
Tolueno -93 351 110.6
Agua 334 0 2260 (at 100oC) 100

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