ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: CIENCIAS ESCUELA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA CARRERA: BIOQUÍMICA Y FARMACIA PRÁCTICA No 3: DETERMINACIÓN DEL CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO 1. DATOS GENERALES: NOMBRE(S):
Daniel Dávila Erika Mancero Gabriela Naranjo
CODIGO(S): 3353 3310 3325
GRUPO No: DOCENTE: Dr. Julio Idrovo NIVEL: Tercero
PARALELO: “A”
LUGAR DE REALIZACIÓN: Laboratorio de Química Física FECHA DE REALIZACIÓN:
FECHA DE ENTREGA:
2018/05/16
2018/05/31
2. OBJETIVO(S): 2.1.
GENERAL
2.2.
Medir por calorimetría el calor latente de fusión de una sustancia.
ESPECÍFÍCOS
Comprobar mediante el calorímetro que los cambios de estados se producen a temperaturas constantes. Interpretar los procesos termodinámicos asociados a cambios de estados. Determinar el calor latente de fusión del hielo.
3. MARCO TEÓRICO: El calor latente de fusión, Lf , es la cantidad de calor requerido para que 1 gramo de una sustancia pura pase del estado sólido al estado líquido a su temperatura de fusión. La tabla II contiene valores de esta propiedad para algunas sustancias. Si la presión es constante, la fusión tiene lugar a una temperatura constante. La cantidad de calor necesaria para producir el cambio de fase se llama calor latente. Existen también ca lores latentes de sublimación, fusión y vaporización. Si se funde el hielo en un recipiente abierto a la presión de 1 atmósfera, la temperatura no aumenta por encima de los 0 °C por mucho calor que se suministre hasta que todo el hielo se convierta en agua líquida. El calor que se absorbe sin cambiar la temperatura del hielo es el calor latente. Este no se pierde, sino que se emplea en transformar el hielo en agua y se almacena como energía en el líquido. El calor latente de fusión es muy importante para propósitos prácticos pues nos indica cuanto calor se debe suministrar para fundir completamente una cantidad dada de una sustancia a la temperatura de fusión de la misma. Mientras más alto es el calor latente de fusión de una sustancia mayor cantidad de calor debe suministrarse para fundir completamente la misma.
4. METODOLOGIA Realice lo siguiente: Caliente 100 g de agua ( m1) a aproximadamente 60°C, viértalos en el calorímetro y tápelo, espere unos dos minutos y mida la temperatura del agua y regístrela como T1. Adicione inmediatamente, al calorímetro, 100 g de hielo ( m2 ) previamente secado con toalla de papel y homogenice la mezcla. Registre la temperatura final T 2 más estable de la mezcla hielo y agua después de aproximadamente cinco minutos. Calcule el calor de fusión del hielo sabiendo que: (4.1)
Despejando Lf (4.2) En la ecuación (4.1) C es la constante del calorímetro (calculada en la segunda práctica) y es el calor específico del agua Repita los pasos 1 a 3 para obtener un nuevo valor de
Lf.
Compare su valor promedio de L con el dado en la literatura (334 J/g).
5. EQUIPOS Y MATERIALES Calorímetro Termómetro Vaso de precipitación de 250 mL Probeta de 100 mL Hornilla eléctrica Balanza Agua Hielo
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Primera repetición 51.,42 60 51,43 2
m1 T1 m2 T2 =
=
Segunda repetición 49.98 60 49.98 2
( ∗ + )( − )
(50.7 ∗ 4.184 + 0.04184)(60 − 2) 50.7
= 242.72 /
Promedio 50.7 60 50.7 2
El calor latente de fusión del agua nos dio 242.72 J/g y el calor teórico es de 314 J/g, esto varia ya que no se manejaron ni se controlaron las mismas condiciones para la determinación del calor latente, además de utilizar un calorímetro casero.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: a. Conclusiones
La temperatura constante luego de un cambio de estado, esto fue al colocar el hielo (estado sólido) dentro del agua a temperatura ambiente y que luego de ocurrir el cambio de estado sólido a líquido, la temperatura se mantuvo constante, esto lo podemos explicar desde el punto de vista de la energía en forma de calor que se transmite a un cuerpo y que sirve para elevar su temperatura, Cuanto más calor, mayor temperatura adquiere el cuerpo. Se dio un proceso isotérmico donde la temperatura se mantuvo constante durante el proceso de cambio de estado del hielo, pues mientras no se completó el cambio de estado la temperatura se mantuvo constante o en equilibrio y esto fue principalmente a la capacidad del calorímetro de mantener el calor dentro de él es decir de mantener el proceso de forma adiabática, al estar aislado del entorno. Al igual se pudo evidenciar de una manera clara que el calor absorbido va a ser igual al calor que ha sido cedido, el cual se manifestó con la diferencia de temperatura que se produjo en el termómetro.
b. Recomendaciones
Verificar cual es el código respectivo del calorímetro utilizado en la anterior práctica ya que cada calorímetro posee una constaste diferente y eso hará variar un poco los resultados. Todos los estudiantes que conforman el grupo deben participar en la realización de la práctica, ya que así se realizará de manera más eficiente. Se debe esperar un tiempo de tres minutos antes de realizar la medición de la mezcla del agua con el hielo con el termómetro ya que se debe dar un equilibrio al cambiar de estado.
8. BIBLIOGRAFÍA:
Universidad Nacional Autónoma de México. [Internet]. México: UNAM; 2010 [consulta el 23 de octubre del 2016]. Disponible en: http://www.lajpe.org/LAJPE_AAPT/21_Carlos_Garcia.pdf Escuela Nacional Preparatoria Gabino Barreda. [Internet]. España: Preparatoria Gabino Barreda; 2014 [consulta el 23 de octubre del 2016]. Disponible en:
https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGdlbnAudW5hbS5teHxm aXNpY2F8Z3g6MmI0YWU2YzMyODNkZjc4Yw
Castellan G. Fisicoquímica. 2 ed. México: Pearson Education; 1987.
Atkins, P. W., Physical Chemistry, 6th ed., W. H. Freeman, 1998
9. ANEXOS Cuestionario 1. ¿Qué es el calor latente de fusión? Para propósitos prácticos, ¿cuál es la utilidad de conocer el calor latente de fusión de una sustancia?
Es la cantidad de calor necesaria para convertir un gramo de materia de sólido a líquido yes diferente para cada sustancia. En cuanto a su utilidad, al ser una propiedad física permite identificar a una sustancia enbase a la cantidad de calor que requiere para fundirse una vez que ha alcanzado sutemperatura de fusión. (Atkins, 1998) 2. La entalpia de fusión del hielo es la cantidad de calor requerida para fundir 1 mol de esta sustancia a presión de 1 atmósfera y a temperatura de fusión (0 °C). Calcule la entalpia de fusión del hielo a partir del valor obtenido para el calor latente de fusión.
Hf= 242,72 ×18,016 ∆Hf=4372.84 ∆
Comparado con el valor verdadero (6.008 kJ/mol) se obtiene un error porcentual de: % Error = 27.21% 3. De la tabla II se observa que el calor latente de fusión del plomo es 5.5 cal/g y el del aluminio es 94.5 cal/g . Suponga que un experimento se calienta muestras de ambos metales y se alcanzan sus temperaturas de fusión. A partir de este momento, ¿cuál de los dos se funde completamente en menor tiempo? Razone su selección. ¿Cuál de los dos metales sería mejor para propósitos de construcción?
Si las cantidades de ambas muestras son iguales, una vez que ellas alcancen sus temperaturas de fusión es evidente que la primera en fundirse completamente será la muestra de plomo ya que cada gramo de plomo requiere aproximadamente la décimo octava parte de energía que un gramo de aluminio para pasar de la fase sólida a la fase líquida. Considerando exclusivamente esta propiedad, se puede afirmar que el aluminio es un mejor material de construcción que el plomo puesto que tiene una temperatura de fusión más alta que éste.
(Tf, Al= 933.5 K, Tf, Pb=600.6 K) y además una vez alcanzadas tales temperaturas, el aluminiorequiere absorber mayor energía que el plomo para fundirse, lo cual lo hace más resistente ensituaciones extremas
