Añadir calor a algo sin aumentar su temperatura

Question

Entiendo que se puede añadir calor a algo sin que aumente su temperatura durante los cambios de fase, como de líquido a gas durante la ebullición y de sólido a líquido durante la fusión, ya que la energía se utiliza para la energía potencial para separar los enlaces entre las moléculas.

Sin embargo, ¿se aplica también durante el cambio de fase de líquido a sólido durante la congelación, donde la energía se libera en lugar de tomarse? ¿Añadir calor durante el proceso de congelación tampoco aumentará su temperatura?

Answer 1

Sí, lo que dices es cierto: si añades calor durante el proceso de congelación de un líquido a un sólido, no habrá cambio de temperatura. Si en un sistema hay dos fases diferentes, cualquier adición o eliminación de calor actuará para desplazar el equilibrio de fases hacia un lado u otro, en lugar de cambiar la temperatura de la mezcla (suponiendo que el sistema alcance el equilibrio térmico rápidamente).

Así, en el ejemplo de la congelación del agua, si se añade algo de calor, parte del hielo se fundirá de nuevo en agua, pero no habrá ningún cambio en la temperatura del sistema hasta que sea 100% agua o 100% hielo.

Answer 2

El calor añadido o extraído no cambiará la temperatura si hay dos fases presentes y no se realiza ningún trabajo. La transferencia de calor viene dada por

$$Q=mh$$

Si se trata de una conversión entre la fase sólida y la líquida (por ejemplo, hielo y agua a 0 C), $h$ es el calor latente de fusión, normalmente en unidades de $\frac {kJ}{kg}$ . $Q$ es negativo (calor de salida) cuando se convierte de líquido a sólido y positivo (calor de entrada) cuando se convierte de sólido a líquido.

Una vez completada la conversión de fase, la adición continua o la extracción de calor hacia o desde el líquido o el sólido, respectivamente, dará lugar a un cambio de temperatura del líquido o del sólido según

$$Q=mc\Delta T$$

Donde $c$ es el calor específico aplicable para el líquido o el sólido, normalmente en unidades de $\frac {kJ}{kg^0C}$ .

$\Delta T$ es negativo si el calor se transfiere fuera del sólido y positivo si el calor se transfiere al líquido.

Espero que esto ayude.