ACTIVIDADES SUGERIDAS PARA COMPLEMENTAR EL TEMA DE ENTALPIA DE FUSION DEL HIELO.
1. Es posible mantener alimentos relativamente fríos sin utilizar un refrigerador, envolviéndolos con una toalla empapada en agua fría. ¿Por qué funciona este procedimiento? Si el agua en el que se moja la toalla esta en un punto cercano a la solidificación, se debe a que el calor que llegue a absorber el agua no hará variar su temperatura porque el calor en ese punto es latente. 2. El hielo seco (anhídrido carbónico), el alcanfor y el yodo pasan directamente del estado sólido al gaseoso (se subliman). ¿Estos cuerpos, absorben o ceden calor en dicho proceso? Lo absorben, ya que el estado gaseoso supone una mayor energía que el sólido, deben absorberlo para llegar a ser gaseosos. 3. Un trozo de hielo a cero grados Celsius funde en un vaso de vidrio. ¿Cuál es la temperatura de la mezcla de hielo-agua cuando el hielo está (a) a medio fundir, (b) fundido en un 90%? a) 0 grados Celsius. b) 0 grados Celsius 4. Una persona que usa lentes observa que se empañan cuando en un día frío pasa de una habitación caliente al exterior. ¿Por qué? Cuando hace frio hay partículas solidas de agua suspendidas en el aire, cuando estas entran en contacto con los lentes que están a una temperatura caliente, como la del interior, cambian de estado en seguida y empañan los lentes. Problemario
1. Se coloca la misma cantidad de agua a 60 °C en dos recipientes adiabáticos. Se añade un poco de hielo a uno de ellos e igual masa de agua a 0 °C al otro. ¿Cuál de las dos mezclas alcanzará menor temperatura? ¿Por qué? Al que se le agrego hielo, porque el hielo requiere energía para alcanzar el cambio de estado, mas el calor latente que absorbe, mas el aumento de temperatura cuando se llega al equilibrio, en cambio el agua ya liquida aumenta su temperatura directamente 2. Se suministran 2880 Btu a 30 lb de hielo a 32 °F. ¿Cuánto hielo queda sin fundir? Calor latente: 334,4 kJ/kg a 0 ºC
2880 Btu = 3038.56086 kJ ; 30 lb = 13.6077711 kg ; 32°F = 0 °C
4.5310 kg de hielo no se alcanzaron a fundir
3. Se coloca un cubo de hielo a 0 °C en 500 g de agua a 60 °C. La temperatura final es de 18°C. ¿Cuál era la masa del cubo de hielo? L=79,9 cal/g
m L + m Ca (18° - 0°) = 0,5kg Ca (60° - 18°) m (L + 18° Ca) = 500 g Ca 42°C m= 214 g de hielo
4. Una muestra de 15 cm de cierto líquido se calienta y la variación de la temperatura en función del tiempo se representa en la figura 1.
Si se calienta el doble de volumen (30 cm) del mismo líquido, ¿cuál de los siguientes gráficos de calentamiento se obtendrá?
Se obtendrá el D, porque el comportamiento es el mismo pero dado que el volumen del líquido es el doble, el aumento de temperatura será de la mitad.
Calor latente y calor sensible Problema En el laboratorio de termodinámica se trabajó una muestra de 10 g de hielo (H2O) en un vaso de paredes adiabáticas, el hielo se encontraba inicialmente a -8°C. A ésta muestra se le proporciona energía calorífica (Q) de manera continua mientras se registraba la temperatura dentro del vaso. En la gráfica 1 se muestra el calor proporcionado a la muestra y la temperatura registrada.
Gráfica
Gráfica 1. Calor proporcionado a una muestra de 10 g de hielo Tabla 1. Datos experimentales
Datos Sí lo consideras necesario puedes hacer uso de los siguientes datos: cH2O (s)= 0.55 cal/g°C cH2O (l)= 1 cal/g°C cH2O (g)= 0.5 cal/g°C λH2O (s)= 80 cal/g; punto de fusión 0°C
λH2O (l)= 540 cal/g; punto de
vaporización 100°C
Instrucciones: Observa la gráfica 1 y analiza los datos que se presentan en la tabla 1. Discute en equipo y llena la siguiente
tabla afirmando (V) o negando (F) los enunciados de la primera columna y justifica tu respuesta en la cuarta columna.
No es asi en todos los casos, solo cuando el
x
calor es sensible, es decir, hay una pendiente.
Se trata de un segmento de calor
x
latente.
Se encuentra en los 100 grados Celsius
x
y el calor en ese segmento es latente.
Es el segmento que describe la
x
transición de solido a liquido, sin aun cambiar de estado. x
Solamente se presentan 2 cambios, de solido a liquido y de liquido a gas.
Responde a las siguientes preguntas. ¿Cuál es la diferencia entre los segmentos AB, CD y EF con respecto a los segmentos BC y DE? Que en ellos hay un aumento de temperatura proporcional al calor que se les suministra, en BC y D E no. ¿Qué información proporciona la pendiente de los segmentos AB y CD? La forma en que varía la temperatura del agua al suministrarle calor y los intervalos de temperatura a los cuales se pueden encontrar dichos estados. ¿Qué información proporciona el tamaño de los segmentos AB, CD y EF? La cantidad de calor necesaria para lograr dichos cambios de estado , aun llegando a la temperatura teorica. ¿Cuál es la cantidad calor adsorbido por cantidad de materia (cal/mol) en cada uno de los segmentos? AB= 79.2 cal/mol BC= 1440.1440 cal/mol CD= 1800.1800 cal/mol DE= 9720.9720 cal/mol EF=180.180 cal/mol
Conclusiones Alejandro Moreno Ambriz El calor latente es un aspecto muy importante que se debe tomar en cuenta siempre que se haga un proceso que involucre cambios de estado y se d isponga de una cantidad de energía limitada para ello, es necesario conocer cómo se comportan las sustancias cuando alcanzan los puntos de fusión y ebullición para poder realizar de manera óptima los procesos.
