Laboratorio Física III CALOR LATENTE DE FUSION L-Arango1, K-Caraballo1, A- Espinosa1, A-artin!"1, C-#$l$aga1, R-a"a%& 1
Estudiante de Ingeniería Química. Universidad de Cartagena. 2 Docente. Universidad de Cartagena.
RESUEN En el presente presente laboratorio, laboratorio, se procedió procedió a determinar determinar el calor latente latente de fusión, fusión, realiado a partir de dos muestras! una de agua en estado li"uido # otra en estado sólido, donde la primera se somete a calor, $asta una temperatura de %&' # la segunda se agrega (unto al agua lí"uida, #a calentada calentada en el calorímetro, calorímetro, $asta alcanar alcanar una temperatura temperatura de e"uilibrio. e"uilibrio. Este procedimiento se repite tres veces para así obtener resultados e)actos # precisos, con el fin de obtener las conclusiones re"ueridas.
'alabras cla(!s) calor latente, fusión, calorímetro. A*TRACTS In t$e present laborator#, it *as come to determine t$e latent $eat of fusion, made from t*o samples! one of *ater in state I eliminate and anot$er one in solid state, *$ere first it is put under $eat, until a temperature of %&' and second it is added ne)t to t$e li"uid *ater, alre alread# ad# *arm *armed ed up in t$e t$e calo calori rime mete terr, unti untill reac reac$i $ing ng a recov recover# er# temp temper erat atur ure. e. +$is +$is procedure repeats t$ree times t$us to obtain e)act and precise results, *it$ t$e purpose of obtaining t$e re"uired conclusions.
K!+s or) latent $eat, fusion, and calorimeter.
INTRODUCCION
21%. U.de.c. +odos +odos los derec$os reservados .
1
A- Espinosa, K-Caraballo, C-#$l$aga Un cuerpo el cual e)perimenta una variación de temperatura cuando absorbe o libera calor al medio "ue le rodea. E)isten unas e)cepciones cuando $a# un cambio de fase o estado absorbe o cede calor sin "ue se produca un cambio de su temperatura. - este calor se le llama calor latente. El
calor
latente
de
fusión
es
3a energía inicial en un sistema cerrado es igual a la energía final en el mismo sistema la transferencia de calor cedido ser/ igual a la cantidad de calor absorbida. El calor específico del agua es la cantidad de calor necesaria para "ue un cuerpo aumente 1 grado Celsius un gramo de sustancia. El calor específico del $ielo es de ,& cal6g # el del agua pura es de 1cal6g. de la conservación de la energía se tiene "ue!
la
energía re"uerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido
Qcedido =Qabsorbido 2
a lí"uido un e(emplo mu# comn es el caso del $ielo el cual cuando se le sumista
El calor absorbido por el $ielo es
calor va ascendiendo su temperatura $asta
Q1=mh·L f + mh·c·T e-
4
"ue llega a C a partir de ese punto, la Calor absorbido por el calorímetro Q2= A·c·T e- %
temperatura no cambia $asta "ue se $a#a vuelto li"uido el calor suministrado causa
El calor cedido por el agua es
el cambio de fase. El ob(etivo de esta
Q3=ma·c·(T e-T a
pr/ctica es $allar de manera e)perimental el calor latente de fusión del $ielo
7umando las ecuaciones 4 # % e igualando con & # despe(ando lf nos "ueda la siguiente formula.
ARCO TEORICO El calor latente de fusión se le llama a la cantidad de energía necesaria para "ue ocurra cambio de fase. Durante este proceso el calor suministrado no eleva la temperatura. 0ermanece constante $asta "ue toda la masa del cuerpo cambie de estado completamente. El calor para este cambio se puede e)presar como! Q =mL
lf =cp {t
2∗ma
mh
−
Te ∗ma+ mh+ A } mh
8
Donde - es el e"uivalente en agua del calorímetro el cual tiene un valor de 4%,28g El calor específico es una magnitud física "ue se define como la cantidad de calor "ue $a# "ue suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodin/mico para elevar su temperatura en una unidad 9elvin o grado Celsius.
1
Donde m es la masa del cuerpo # 3 es el calor latente de fusión el cual depende de cada tipo de sustancia. El calor latente de fusión del agua es de 44%56g. .
&
2
A- Espinosa, K-Caraballo, C-#$l$aga
'ROCEDIIENTO E.'ERIENTAL
El calor específico no debe confundirse con la capacidad calorífica #a "ue el calor específico es una propiedad intensiva, en cambio la capacidad calorífica depende de la cantidad de materia "ue se considera.
3os materiales utiliados realiación de la pr/ctica son! • •
En los principios de la calorimetría tenemos!
• •
1er principio! Cuando 2 o mas cuerpos con temperaturas diferentes en contacto, ocurre un intercambio de calor entre ellos $asta $allar un e"uilibrio t:rmico
• • • • •
2do principio! ;la cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por :l en la transformación inversa<
A
?),#,)C,#C@
Inicialmente se llena la probeta con 2cc de agua, "ue se agrega a un recipiente para ser calentado por la estufa, $asta alcanar los %F%&'C. 7imult/neamente se pesan apro)imadamente 12g de $ielo. 0osteriormente, se agregan los 2cc en el calorímetro, (unto con los 12g de $ielo # se toma la temperatura del calorímetro, inmediatamente, de(ando introducido el termómetro. ?inalmente, esperamos "ue la temperatura registrada por el termómetro de(e de variar # se mantenga en un valor, esta temperatura se anota, como temperatura de e"uilibrio.
7i # solo si
Con estas fórmulas fo*ler demuestra su teoría.
.
1 0robeta con capacidad de 2&cc 2 +ermómetros de escala F1'C 8ml de agua 48 g de $ielo 1 Estufa el:ctrica 1 Calorímetro # sus accesorios 1 ea9er 2&m3 =ecipiente para calentar agua alana de brao
Fig$ra 1& onta/! ! la pr0ctica&
B
?)-,#-,),#@
la
- partir del siguiente monta(e, realiamos la pr/ctica!
3a le# cero de la termodin/mica es una le# formulada por =alp$ >. fo*ler, la cual dice "ue $a# una propiedad determinada denominada temperatura empírica la cual es igual para todos lo estados de e"uilibrio "ue se encuentren en e"uilibrio mutuo con uno dado, la le# cero de la termodin/mica fue formulada así! ?)-,#-,)C,#C@
para
3
A- Espinosa, K-Caraballo, C-#$l$aga =epetimos este procedimiento tres veces para obtener valores m/s acertados # precisos.
Con un error porcentual del 8,&1G respecto al valor teórico. 0ara me(orar la pr/ctica se puede usar triturado en pe"ueHos tamaHos así como tambi:n traba(ar con una temperatura un poco m/s
ANLISIS E INTER'RETACI2N DE DATOS Tabla-!-atos)
E4p& T1 89C: T% 89C: T! 89C: A 8g: ; 8g:
Tabla 1& Tab$laci3n ! atos !l !4p!ri5!nto ! calor lat!nt! ! 6$si3n& 3os datos e)perimentales se remplaan en la formula 2∗ma
Te∗ma+ mh+ A lf =cp {t − } mh mh 1 7e calcula el error e)perimental mediante la formula
%error =
|experimentl −teorico| ∗100 teorico
Cu#o valor teórico del calor latente de fusión es 44%56g
1 2 4
22
<
22
%&
1.1 11&.%
.&
1. 122.1
1
22.4 11A.8
De los resultados de la pr/ctica 7e puede afirmar "ue la segunda le# de la termodin/mica se cumple, el principio de la conservación de la energía, el cual establece "ue la energía total inicial de un sistema es igual a la energía final total del mismo sistema.
Gerror 8,4% &,1 8,
ANE.OS
ANALISIS DE RESULTADOS
Fig$ra %& at!rial!s $tili"aos&
El promedio de calor latente de fusión
$allado de manera e)perimental fue de
*I*LIO7RAFIA
3b@ 414&2,A 56g
.
%
.
CONCLUSIONES
C0lc$los) e)perimenta l 41222,48 4184A, 41,%&
22
alta cerca de los 8C tambi:n $a# "ue tener muc$a certea del e"uivalente en agua del calorímetro para evitar introducir error a los c/lculos realiados. 7e recomienda tambi:n "ue la temperatura ambiente este en un rango de 2 C a 2& C pues son condiciones óptimas de traba(o.
11
pruebas
1
4
A- Espinosa, K-Caraballo, C-#$l$aga
=1>
7E=-B,
N8O 7andler, 7I Química e Ingeniería +ermodin/mica, 2 T ed., 5o$n ile# 7ons., 1. NAO +ippens 0aul, ?isica, a edición, Jc Kra*F>ill, 2. NO5. . Vane, J. J. stern$eim, ?isica , 7egunda edición, 5o$n ile# 7ons., 1. NOC. Vittel, ?isica +ermica, Edicion original, 5o$m ile# 7ons., 18.
=a#mond -. ?ísica, Cuarta Edición. Editorial JcKra*F>ill, 18.
N1O+ipler, Josca, ?isica para la ciendia # la tecnología, &ta Edición, . >. freeman and Compan#, 24.
=%> ?ísica. Elementos de ?ísica. 7e)ta edición. Edelvives. Editorial 3uis Lives 7.-. arcelona EspaHaM 144 N4O Karcia Jolina, =. 2! PDeterminación del calor específico del agua. E)periencias de ?ísica # de Química en la Universidad de Jurcia para alumnos de ac$illerato. Jurcia. Universidad de Jurcia. N&O 7mit$, 5. J. e Lan Ress, >. C. Introducción a la +ermodin/mica en ingeniería Química, tercera edicion S Kuanabara Dois, 14.
.
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