¿Qué es la transferencia de calor latente?

Las transiciones entre las fases sólida, líquida y gaseosa de un material implican grandes cantidades de energía. La energía requerida para la transición se conoce como transferencia de calor latente. Recientemente, los investigadores de energías alternativas han estado buscando formas en que esta transferencia de calor latente se pueda utilizar para almacenar energía hasta que se necesite. Por ejemplo, un estudio del Departamento de Energía (DOE) está considerando si la energía solar concentrada podría utilizar sal fundida para el almacenamiento de energía térmica.

Cuando dos sustancias con diferentes temperaturas se ponen en contacto entre sí, la sustancia con la temperatura más alta transfiere calor a la sustancia con la temperatura más baja en un proceso llamado "transferencia de calor sensible". Por ejemplo, cuando se pone el sol, el aire se vuelve más frío y más frío que el suelo. El suelo transfiere parte de su calor al aire, lo que hace que el suelo se enfríe y el aire se caliente.

En el punto donde una de las sustancias está lista para cambiar de estado o fases (sólido a líquido, líquido a gas, etc), el calor se transfiere de una sustancia sin un correspondiente cambio de temperatura en la otra sustancia. Este proceso de emitir o absorber calor sin cambiar la temperatura se conoce como "transferencia de calor latente".

La cantidad de calor que se debe agregar a un líquido para convertirlo en gas (es decir, agua en vapor) se denomina "calor latente de vaporización", mientras que La cantidad de calor que se debe agregar a un sólido para convertirlo en líquido (hielo en agua) es el "calor latente de fusión". La cantidad de energía que se debe agregar. cambiar la fase de un gramo de una sustancia es mucho mayor que la energía necesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de la misma sustancia Celsius. La energía necesaria para elevar un gramo un grado se llama "calor específico" de la sustancia. El agua tiene un calor específico de 1 caloría / gramo ° C y un calor de fusión de 79,7 cal / gramo.

La energía no se pierde durante la transferencia de calor latente. Por ejemplo, el derretimiento del hielo hace que se absorba el calor latente. Cuándo el agua se congela, se libera el calor latente. De manera similar, cuando el agua se evapora, absorbe energía, pero cuando el agua se condensa, la energía se libera.

Muchas fuentes de energía alternativas son limitadas porque no pueden proporcionar una producción de energía constante. Los generadores solares solo producen cuando brilla el sol, y las turbinas eólicas obviamente solo funcionan cuando sopla el viento. Esto ha resultado en una mayor investigación sobre formas efectivas y de bajo costo de almacenar la energía hasta necesario (por ejemplo, para almacenar el exceso de electricidad solar producida en un día soleado para ser utilizada durante el noche).
Los sistemas de almacenamiento de energía térmica de calor latente (LHTES) podrían almacenar y descargar grandes cantidades de energía a medida que las sustancias se derriten y solidifican. Se necesita investigación adicional para decidir qué materiales tienen las características correctas que podrían permitir que todo, desde automóviles hasta fábricas, utilice de manera efectiva la transferencia de calor latente.