Calore conseguente a evaporazione dell’acqua o alla condensazione del vapore d’acqua.
E’ normalmente indicato con QL (ma anche con LE o λE).
Il flusso di calore latente QL è correlato al cambiamento di stato; non c’è aumento di temperatura ma una trasformazione dello stato fisico della materia.
Correlato al flusso di calore latente QL abbiamo i fenomeni di traspirazione delle piante, di evaporazione d’acqua dal suolo e l’eventuale condensazione sulle superfici interne di un volume coperto.
In ambito urbano la mancanza di vegetazione e la copertura del terreno con edifici e asfalti impedisce all’energia solare di indurre evaporazione o, più in particolare, evapotraspirazione nelle piante. In particolare con l’evapotraspirazione il calore latente QL viene “esportato” dal terreno riducendo la temperatura. Se manca “vegetazione” o anche solo “terreno scoperto” la parte di energia solare dedicata al processo evaporativo o evapotraspirativo passa invece ad alzare la temperatura delle superfici e quindi dell’aria.
Il calore latente di vaporizzazione varia con la temperatura secondo la relazione (Harrison, 1963)
λE=2,501-(2,361*10-5)*T dove
T e’ la temperatura in °C mentre
λE è il calore latente espresso in MJ/Kg .
Volendo conoscere la quantita’ di energia utilizzata per far evaporare una certa quantita’ di acqua è sufficiente moltiplicare quest’ultima quantità per λE.
Negli ambiti antropizzati tipici delle città americane i massimi giornalieri tipici di calore latente QL variano da 10 a 235 W/m2 (Piringer e altri, 2002).
Il calore latente QL è quindi il calore richiesto nella vaporizzazione dell’acqua. In ambito rurale il processo è chiamato “evapotraspirazione” perché è la combinazione di due processi: 1) l’evaporazione diretta dell’acqua e 2) la traspirazione ovvero il movimento dell’acqua dal suolo, attraverso le piante, verso l’atmosfera. L’energia da fornire necessaria per entrambi i processi è la medesima. Poiché l’energia viene utilizzata per evaporare l’acqua da una superficie, il calore viene “ritirato” con il vapore acqueo e la superficie si raffredda. Il fenomeno si può constatare osservando il raffreddamento del corpo umano quando evapora il sudore e allo stesso modo è constatabile per la Terra quando il vapore acqueo si forma e viene trasportato verso l’atmosfera.
Il calore latente di vaporizzazione dell’acqua a temperatura ambiente è circa 2,46 milioni di joule per kg di acqua. Essendo 1 kWh è pari a 3,6 milioni di joule 1 kWh di energia evaporerà 3,6 diviso per 2,46 ovvero 1,46 kg di acqua.
Consideriamo 1 kWh/(m2*giorno). Distribuito su 1 metro quadrato 1,46 kg di acqua (che 1 kWh di energia è in grado di far evaporare) avrebbe una profondità di 0,146 cm. Se in una superficie permeabile vengono spesi 2 kWh/(m2*giorno) di energia per far evaporare l’acqua, verrano quindi “eliminati” l’equivalente di 0,292 cm di acqua al giorno. In 365 giorni (1 anno) ciò equivarrebbe a circa 107 cm di acqua. 107 cm di acqua sono essenzialmente pari a circa un decimo circa delle precipitazioni annuali che normalmente accadono in gran parte del territorio della pianura veneta. Su una superfice permeabile la perdita di calore latente QL comporta una evapotraspirazione annuale pari a circa la metà della precipitazione annuale e QL è stimabile in 1 kWh/(m2*giorno). Infatti se 1 kWh comporta l’evaporazione di 0,146 cm di acqua al giorno ne consegue che in un anno con 1 kWh/(m2*giorno) di calore vengono “eliminati” 0,146*365=53,29 cm di acqua. In una superficie completamente impermeabilizzata l’acqua di pioggia viene fatta defluire al sistema fognario e non è più disponibile per l’evaporazione.
Il calore latente di vaporizzazione dell’aria umida (espresso in J/kg) dipende dalla temperatura T secondo la relazione seguente: λE = 2.50 *106 – 2250 * (T – 273,15).
Il calore latente quindi “porta via” dalla superficie una certa aliquota di energia termica. Il calore latente viene trasferito dalla superficie all’atmosfera superiore quando l’acqua viene vaporizzata in superficie per semplice evaporazione o per traspirazione attraverso le piante. Una superficie completamente impermeabile non può far evaporare l’acqua e un terreno privo di alberi e altre piante non può traspirare. In genere aumentare il numero e la densità di alberi e piante promuove una maggiore evapotraspirazione aumentando di conseguenza l’energia termica latente QL persa dalla superficie; a seguire la temperatura della superficie diminuisce. Di converso se di calore latente diminuisce la superficie tende ad immagazzinare energia sotto forma di calore e la temperatura aumenta. L’aria in movimento (vento) aumenta generalmente la quantità di produzione di energia latente, abbassando l’accumulo di calore e abbassando la temperatura.
Gli input energetici di energia radiante e calore antropogenico sono bilanciati da termini energetici quali calore latente, calore sensibile e accumulo di calore nel terreno e altri materiali.
