INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE FORMACIN BSICA

LABORATORIO DE TERMODINMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS

PRCTICA NMERO 4.

DETERMINARCIN DEL CALOR LATENTE DE FUSIN DE UNA SUSTANCIA PURA

NOMBRE DEL ALUMNO: GRUPO: 1IM30

PRIMERA SECCION

TURNO MATUTINO 3 DE MARZO DE 2014PRCTICA NMERO 4.DETERMINARCIN DEL CALOR LATENTE DE FUSIN DE UNA SUSTANCIA PURAOBJETIVO: Utilizando un calormetro adiabtico a presin constante, obtener datos que permitan calcular el calor latente de fusin del hielo para compararlo con el valor bibliogrfico. OBJETIVO PERSONAL:Determinar de manera experimental el calor sensible de la fusin del hielo (agua) haciendo uso del calormetro y corroborar con datos bibliogrficos.INTRODUCCIN TERICA:Calor de FusinSe llama "calor de fusin", la energa necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado slido, ha estado lquido, sin cambiar su temperatura. Esta energa rompe los enlaces de slidos, y queda una significativa cantidad, asociada con las fuerzas intermoleculares del estado lquido.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html#c1Normalmente, una sustancia experimenta un cambio de temperatura cuando absorbe o cede calor al ambiente que le rodea. Sin embargo, cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calorQque es necesario aportar para que una masamde cierta sustancia cambie de fase es igual a Q=mLDondeLse denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase.El calor latente es la energa requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de slido a lquido (calor de fusin) o de lquido a gaseoso (calor de vaporizacin). Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0 C (temperatura de cambio de fase), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusin del hielo.Una sustancia experimenta un cambio de temperatura cuando absorbe o cede calor al ambiente que le rodea. Sin embargo, cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa m de cierta sustancia cambie de fase es igual a: Q=mL, donde L se denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase. Para que el agua cambie de slido (hielo) a lquido, a 0C se necesitan 334000 J/kg o 334 kJ/kg. (1)Una de las formas de determinar el calor latente de cambio de estado es por el mtodo de las mezclas. Consiste en mezclar dos sustancias (o una misma en dos estados de agregacin distintos) a diferentes temperaturas, de manera que una de ellas ceda calor a la otra y la temperatura del equilibrio final es tal que una de ellas al alcanzarla, realiza un cambio de estado. Una condicin importante es que no haya prdidas calorficas con el medio exterior.Se ha de tener en cuenta la cantidad de calor absorbida por el calormetro, por medio de su equivalente en agua K.Para determinar el calor latente de fusin del hielo, L, se utiliza el mtodo de las mezclas que consiste en mezclar en un calormetro cierta cantidad de hielo con otra cantidad de agua y medir la temperatura de equilibrio de la mezcla. De esta forma el calor ganado por el hielo ser igual al calor perdido por el agua. Es la masa de agua capaz de absorber la misma cantidad de calor que el calormetro para una misma elevacin de temperatura. Para calcularlo, se vierte un volumen conocido de agua (M1) a una temperatura (Tc) superior a la temperatura ambiente. Por otro lado se enfra otra cantidad de agua (M2) hasta una temperatura (Tf) inferior a la temperatura ambiente y se aade al calormetro. Se agita y se mide la temperatura (Te) del equilibrio de la mezcla. El calor ganado por el agua fra es igual al calor perdido por el agua caliente y el calormetro: C (M1 + K) (Tc-Te) = C M2 (Te-Tf) Donde C es el calor especfico del agua (1 cal/g K) y M1 y M2 las masas de agua caliente y fra respectivamente. Estas masas se calcularn a partir de la densidad del agua correspondiente a cada temperatura. Finalmente, el equivalente en agua del calormetro (K) ser: M2 (Te-Tf) K = (M2 (Te-Tf) / Tc-Te) - M1 Para determinar el calor latente del hielo, se pesa el calormetro con una cierta cantidad de agua (M) a una temperatura superior a la atmosfrica (Tc). Se aaden, al calormetro unos fragmentos de hielo muy picado y se agita hasta que se tenga una temperatura estacionaria (Te). Se pesa de nuevo el calormetro para obtener la masa del hielo (m). En este caso: calor cedido por el agua y el calormetro = calor absorbido por el hielo para pasar a lquido + calor absorbido para pasar de la temperatura de fusin (Tf) a Te. C (M + K) (Tc Te) = mL + mC (Te Tf)http://perso.wanadoo.es/ciclolaboratorio/imagenes/calor_latente_t.pdfEl calor (representado con la letra Q) es la energa transferida de un sistema a otro (o de un sistema a sus alrededores) debido en general a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor que absorbe o cede un sistema termodinmico depende normalmente del tipo de transformacin que ha experimentado dicho sistema.Dos o ms cuerpos en contacto que se encuentran a distinta temperatura alcanzan, pasado un tiempo, el equilibrio trmico (misma temperatura). Este hecho se conoce como Principio Cero de la TermodinmicaDESARROLLO:1. Pesar el calormetro de vidrio. 2. Medir el dimetro interno. 3. Agregar al calormetro de 300 a 350 ml de agua. 4. Medir la altura a partir del menisco del lquido al desborde del calormetro. 5. Tapar el calormetro, colocando junto con la tapa el agitador y el termmetro y agitar en ms menos tres minutos, para hacer lectura de la temperatura inicial.6. Depositar el hielo y continuar con la agitacin, hasta que la temperatura se estabilice, registrando esta como temperatura final, es importante registrar la temperatura exactamente cuando esta se detiene en ms menos cinco minutos y que todo el hielo se haya fundido. 7. Destapar el calormetro y medir el volumen final de agua. MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO: Hielo. Agua Calormetro adiabtico. Termmetro. Probeta. Agitador. Regla.

CLCULOS Y RESULTADOS:

TABLA DE RESULTADOS

QAIRE(J)QCALORIMETRO(J)QAGUA(J)Q SENSIBLE(J)Q LATENTE(J/g)H(J)%E

-2.0698

-1945.6066-9081.3985311.36182143.6579428.7328.47

VolumenInicial

0.35 l

Volumen final

0.355 lTemperaturaInicial

21.1 CTemperaturaFinal

14.9 C

ANALISIS DE RESULTADOSPor lo que podemos observar en la tabla de resultados, el calor latente suministrado para la fusin del hielo es el calor que se le resta al agua al calormetro y al aire para cierta cantidad de hielo.Tambin se puede observar que la se lleva mediante presin constante por lo que para el clculo del calor se ve involucrado el cp. Por lo que la entalpia es igual al calor trasferido.

CONCLUSIONESHemos comprobado la transferencia de energa trmica en este caso el calor latente al fundir el hielo; que es el calor que se necesita para que el hielo cambiara de fase de solido a liquido por lo que la suma del calor del agua, del calormetro, del aire, y el calor sensible para determinada masa de hielo es el calor latente necesario para que este cambie de estado, por lo tanto la entalpia representa el calor transferido al hielo para que cambiara de fase.