O que é transferência de calor latente?

As transições entre as fases sólida, líquida e gasosa de um material envolvem grandes quantidades de energia. A energia necessária para a transição é conhecida como transferência de calor latente. Recentemente, pesquisadores de energia alternativa têm procurado maneiras de usar essa transferência de calor latente para armazenar energia até que seja necessária. Por exemplo, um estudo do Departamento de Energia (DOE) está considerando se a energia solar concentrada poderia utilizar sal fundido para armazenamento de energia térmica.

Quando duas substâncias com temperaturas diferentes são colocadas em contato uma com a outra, a substância com a temperatura mais alta transfere calor para o substância com a temperatura mais baixa em um processo denominado "transferência de calor sensível". Por exemplo, quando o sol se põe, o ar fica mais frio e mais frio do que o chão. O solo transfere parte de seu calor para o ar, fazendo com que fique mais frio e o ar mais quente.

No ponto em que uma das substâncias está pronta para mudar de estado ou fases (sólido para líquido, líquido para gasoso, etc), o calor é transferido de uma substância sem uma mudança de temperatura correspondente na outra substância. Esse processo de liberação ou absorção de calor sem mudança de temperatura é conhecido como "transferência de calor latente".

A quantidade de calor que deve ser adicionada a um líquido para transformá-lo em gás (ou seja, água em vapor) é chamada de "calor latente de vaporização", enquanto o A quantidade de calor que deve ser adicionada a um sólido para transformá-lo em líquido (gelo em água) é o "calor latente de fusão". A quantidade de energia que deve ser adicionada mudar a fase de um grama de uma substância é muito maior do que a energia necessária para elevar em um grau a temperatura de um grama da mesma substância Celsius. A energia necessária para elevar um grau em grama é chamada de "calor específico" da substância. A água tem um calor específico de 1 caloria / grama ° C e um calor de fusão de 79,7 cal / grama.

A energia não é perdida durante a transferência de calor latente. Por exemplo, o derretimento do gelo faz com que o calor latente seja absorvido. Quando água congela, o calor latente é liberado. Da mesma forma, quando a água evapora, ela absorve energia, mas quando a água se condensa, a energia é liberada.

Muitas fontes alternativas de energia são limitadas porque não podem fornecer produção de energia constante. Os geradores solares só produzem quando o sol está brilhando, e as turbinas eólicas obviamente só funcionam quando o vento está soprando. Isso resultou em pesquisas crescentes sobre maneiras eficazes e de baixo custo de armazenar a energia até necessária (por exemplo, para armazenar o excesso de eletricidade solar produzida em um dia ensolarado para ser usada durante o noite).
Os sistemas de armazenamento de energia térmica de calor latente (LHTES) podem armazenar e descarregar grandes quantidades de energia à medida que as substâncias se derretem e se solidificam. Pesquisas adicionais são necessárias para decidir quais materiais têm as características corretas que podem permitir que tudo, de carros a fábricas, utilizem efetivamente a transferência de calor latente.