Căldură latentă, energie absorbită sau eliberată de o substanță în timpul unei modificări a stării sale fizice (faza) care apare fără a-și schimba temperatura. Căldura latentă asociată cu topirea unui solid sau înghețarea unui lichid se numește căldură de fuziune; cea asociată cu vaporizarea unui lichid sau a unui solid sau condensarea unui vapor se numește căldură de vaporizare. Căldura latentă este exprimată în mod normal ca cantitatea de căldură (în unități de joule sau calorii) pe aluniță sau unitate de masă a substanței care suferă o schimbare de stare.
De exemplu, atunci când un vas de apă este menținut să fiarbă, temperatura rămâne la 100 ° C (212 ° F) până când ultima picătură se evaporă, deoarece toată căldura adăugată la lichid este absorbită ca căldură latentă de vaporizare și transportată de moleculele de vapori care scapă. În mod similar, în timp ce gheața se topește, aceasta rămâne la 0 ° C (32 ° F), iar apa lichidă care se formează cu căldura latentă de fuziune este de asemenea la 0 ° C. Căldura de fuziune pentru apă la 0 ° C este de aproximativ 334 de joule (79,7 calorii) pe gram, iar căldura de vaporizare la 100 ° C este de aproximativ 2.230 de joule (533 calorii) pe gram. Deoarece căldura vaporizării este atât de mare, aburul transportă o mare cantitate de energie termică care este eliberată atunci când se condensează, făcând din apă un fluid excelent de lucru pentru motoarele de căldură.
Căldura latentă provine din munca necesară pentru a depăși forțele care ține împreună atomii sau moleculele dintr-un material. Structura regulată a unui solid cristalin este menținută de forțe de atracție printre atomii săi individuali, care oscilează ușor în jurul pozițiilor lor medii în zăbrele de cristal. Pe măsură ce temperatura crește, aceste mișcări devin din ce în ce mai violente până când, la punctul de topire, forțele atractive nu mai sunt suficiente pentru a menține stabilitatea rețelelor de cristal. Cu toate acestea, trebuie adăugată căldură suplimentară (căldura latentă de fuziune) (la temperatură constantă) pentru a realiza tranziția la starea lichidă și mai dezordonată, în care particulele individuale nu mai sunt ținute în poziții fixe de zăbrele, ci sunt libere pentru a trece prin lichid. Un lichid diferă de un gaz, întrucât forțele de atracție între particule sunt încă suficiente pentru a menține o ordine de lungă durată, care conferă lichidului un grad de coeziune. Pe măsură ce temperatura crește în continuare, se ajunge la un al doilea punct de tranziție (punctul de fierbere) unde ordinea pe distanțe lungi devine instabilă în raport cu mișcările în mare măsură independente ale particulelor în volumul mult mai mare ocupat de un vapor sau gaz. Încă o dată, trebuie adăugată căldură suplimentară (căldura latentă de vaporizare) pentru a rupe ordinea pe termen lung a lichidului și a realiza tranziția la starea gazoasă în mare măsură dezordonată.
Căldura latentă este asociată cu alte procese decât modificările dintre fazele solide, lichide și vapori ale unei singure substanțe. Multe solide există în diferite modificări cristaline, iar tranzițiile dintre acestea implică în general absorbția sau evoluția căldurii latente. Procesul de dizolvare a unei substanțe într-alta implică adesea căldură; dacă procesul de soluție este o modificare strict fizică, căldura este o căldură latentă. Uneori, însă, procesul este însoțit de o schimbare chimică, iar o parte din căldură este cea asociată cu reacția chimică. Vezi și topirea.
