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CURVAS DE ENFRIAMIENTO Y CALENTAMIENTO


Enviado por   •  10 de Junio de 2013  •  1.580 Palabras (7 Páginas)  •  4.344 Visitas

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CURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

1Adriana Salinas Guerrero; 2Brandon Carvajal Carvajal

1lulitaguerrero9528@hotmail.com; 2brandon-cc@hotmail.es

Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Química, Universidad del Valle, Sede Yumbo, Colombia

Resumen

En esta práctica se muestra como se puede transformar la materia de un estado a otro de acuerdo con la temperatura a la que es sometida. Experimentalmente donde se prueban los cambios de estado sólido, líquido y gaseoso, tomando el tiempo, observando las curvas de calentamiento y enfriamiento del agua y el etanol. Al realizarse esta primera parte de la práctica se puede apreciar el calor absorbido o gastado por la sustancia. En la segunda parte de la práctica se procede al enfriamiento del H2O y el etanol (C2H6O), observando el calor cedido por las sustancias.

Objetivos

• Determinar las curvas de calentamiento y enfriamiento del agua y del etanol.

• Probar mediante la experimentación de los cambios de estado, las gráficas de calentamiento y enfriamiento.

• Identificar los puntos de ebullición, fusión, los calores específicos, calores de vaporización, los calores de fusión, calores latentes de vaporización y de fusión que se obtienen en el calentamiento y enfriamiento de sustancias como el agua, y el enfriamiento del etanol.

Datos, Cálculos y Resultados

En la siguiente grafica se aprecia la curva del calentamiento del H2O, a una temperatura registrada cada 30 segundos.

VIKER VACIO VIKER CON HIELO VIKER CUANDO SE ENFRIO

49.92g 75.15g 65.85g

Tabla#1. Peso del viker

TEMPERATURA INICIAL: 2°C

SOLIDO A LIQUIDO

1 TIEMPO 9°C

2 TIEMPO 13°C

3 TIEMPO 26°C

4 TIEMPO 28°C

5 TIEMPO 30°C

6 TIEMPO 35°C

7 TIEMPO PUNTO DE FUSION

TABLA#2 Tiempo De Calentamiento De Solido A Liquido

TEMPERATURA CONSTANTE: PUNTO DE FUSION

1 TIEMPO 50°C

2 TIEMPO 60°C

3 TIEMPO 67°C

4 TIEMPO 75°C

5 TIEMPO 90°C Punto de ebullicion

TABLA#3 Temperatura Constante: Punto De Fusion

LIQUIDO A VAPOR

1 TIEMPO 90°C

2 TIEMPO 97°C

3 TIEMPO 98°C

4 TIEMPO 98°C

5 TIEMPO 98°C

TABLA#4 Punto de ebullicion: Liquido a Vapor

En un vaso precipitado se vertio 7ml de etanol y se calento hasta que comenzo a ebullir introduciendo el termometro hasta 69°C

Temperatura inicial del etanol: 31°C

1 TIEMPO 40°C

2 TIEMPO 45°C

3 TIEMPO 55°C

4 TIEMPO 68°C

TABLA#4 Punto de ebullicion Del Etanol

Se retira de la fuente de calor y se sigue registrando la temperature cada 30s hasta que baje a 30°C

APROXIMADAMENTE 30°C

1 TIEMPO 72°C

2 TIEMPO 71°C

3 TIEMPO 65°C

4 TIEMPO 63°C

5 TIEMPO 60°C

6 TIEMPO 59°C

7 TIEMPO 54°C

8 TIEMPO 47°C

9 TIEMPO 46°C

10 TIEMPO 42°C

11 TIEMPO 40°C

12 TIEMPO 39°C

13 TIEMPO 37°C

14 TIEMPO 36°C

15 TIEMPO 35°C

16 TIEMPO 35°C

17 TIEMPO 34°C

18 TIEMPO 32°C

TABLA#5: Aproximadamente 30°C

Se determino la temperatura en la mezcla frigorífica después de que se llego a la temperatura del etanol a 30°C

TEMPERATURA INICIAL 13°C

1 TIEMPO 10°C

2 TIEMPO 7°C

3 TIEMPO 5°C

4 TIEMPO 5°C

5 TIEMPO 5°C

TABLA#6: Mezcla frigorífica

ANALISIS DE RESULTADOS

Por lo que logramos observar en la práctica todo cambio de fase se ve acompañado por un cambio de energía. Esto se debe porque las sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su composición. El calor, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia. Por ejemplo, por lo realizado en la práctica, es posible determinar el punto de fusión del hielo calentando un trozo de él y registrando la temperatura a la cual se transforma en agua. El agua difiere del hielo solo en su apariencia, no en su composición, por lo que este cambio es físico; es posible congelar el agua para recuperar el hielo original. En un sólido, las moléculas o iones están en posiciones relativamente fijas unas respecto a otras, y se acomodan muy juntas a fin de reducir al mínimo la energía del sistema. Al aumentar la temperatura del sólido, sus unidades componentes vibran en torno a sus posiciones de equilibrio con un movimiento cada vez más vigoroso. Cuando el sólido se derrite, sus unidades componentes quedan en libertad de moverse unas respecto a otras, lo cual normalmente implica que aumentan sus separaciones de medidas. Este proceso de llama fusión. El aumento en la libertad de movimiento de las moléculas o iones tiene un precio, que se mide por el calor de fusión o entalpía de fusión que denotamos: ∆Hfus. Al tener una fase liquida y al ser sometida a un alto índice de temperatura, las moléculas del líquido se mueven con energía cada vez mayor. Una medida de este aumento en su energía es que la concentración de moléculas en fase gaseosa arriba del líquido aumenta con la temperatura. Estas moléculas ejercen una presión de vapor, solo necesitamos entender que la presión de vapor aumenta al incrementar la temperatura, hasta igualar la presión externa sobre el liquido, que normalmente es la presión atmosférica. En este punto, el líquido bulle; las moléculas de líquido pasan al estado gaseoso, donde sus moléculas están muy separadas unas de las otras. La energía requerida para producir esta transición se denomina calor de vaporización o entalpía de vaporización, denotado por: ∆Hvap.

El calentamiento posterior convertirá el líquido en gas. Por otro lado, el enfriamiento de un gas lo condensara para formar un líquido, cuando el líquido se enfría aun mas, se congelara y se formara un sólido.

Podemos concluir que todo proceso que implique un cambio de estado involucra una variación de energía. En la fusión, evaporización y sublimación, el cambio de estado tiene lugar con absorción de calor, y en la deposición, condensación y congelación da lugar a una liberación de calor.

CONCLUSION

• En la curva de enfriamiento pudimos Observar el tiempo trascurrido al llevar el H2O desde su punto de ebullición y los cambios de estados que se producen hasta su punto de congelación.

• Con la práctica se comprendió la importancia de la mezcla frigorífica de hielo - sal y como ayuda a reducir la temperatura en la curva de enfriamiento, entre más mezcla frigorífica se agregue la temperatura se reducirá más rápido.

PREGUNTAS ANEXOS

1. ¿Qué se entiende por calor especifico?

R//. Calor específico de una sustancia es la cantidad de calor requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia.

El calor específico del H2O (liquida) es 4.184 J/g· °C, de la sustancia solida (hielo) es de 2.09 J/g· °C y de la sustancia vaporizada es de 2.03 J/g· °C.

2. ¿Qué se entiende por calor latente?

R//. El calor latente o calor de cambio de estado es la energía requerida por una sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

3. ¿Qué se entiende por calor?

R//. El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas. Con frecuencia se habla de del “flujo de calor” desde un objeto caliente hacia uno frio. A pesar de que el término “calor” por sí mismo implica transferencia de energía, generalmente se habla de “calor absorbido” o “calor liberado” para describir los cambios de energía q ocurren durante un proceso.

4. Realice las curvas de calentamiento y enfriamiento del agua y el etanol

5. Explique la diferencia de los puntos de congelamiento del agua y del etanol

R//. la diferencia es que el agua se congela a (0°c) y aumenta su volumen al estar congelada mientras que el etanol se congela a (-114 °C) y se contrae.

6. Determine en las curvas, las temperaturas de fusión y ebullición del agua y del etanol.

7. Determine la cantidad de calor absorbido por el agua en la parte I. Asuma que las diferencias en las masas de agua inicial y final se debe exclusivamente al proceso de vaporización en el punto de ebullición.

Q1 = m·Ces (Tf - Ti)

Q1 = 180.4 g . 2.09 J/g °C (97.6 °C - 0.4 °C)

Q1 = 180.4 g . 2.09 J/g °C (97.2 °C)

Q1 = 36647.9 J

* Q2 = m·Ls

Q2 = 180.4 g . 334 J/g

Q2 = 60253.6 J

* Q3 = m·Cel (Te – Tf)

Q3 = 166.8 g . 4.18 J/g °C (97.6 °C - 12.5 °C)

Q3 = 7 x 102 J/°C (85.1 °C)

Q3 = 59333.8 J

* Q4 = m·Lv

Q4 = 166.8 g . 2.26 x 103 J/g

Q4 = 376968 J

* Q5 = m·Cev ( TF – Te)

Q5 = 166.8 g . 2.01 J/g °C (100 °C - 97.6 °C)

Q5 = 804.6 J

* QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

QT = 36647.9 J + 60253.6 J + 59333.8 J + 376968 J + 804.6 J

QT = 534007.9 J

8. Determine la cantidad de calor cedida por el agua en la parte II. Asuma que no hubo perdidas de liquido por vaporización durante todo el proceso.

Q1 = m·Cev (Te - Ti)

Q1 = 20 g . 2.01 J/g °C (90 °C –100 °C)

Q1 = -402 J

Q2 = m·Lv

Q2 = 20 g . 2.26 x 103 J/g

Q2 = 45.200 J

Q3 = m·Cel (Tf – Te)

Q3 = 20 g . 4.184 J/ g· °C (50°C – 90 °C)

Q3 = -3347.2 J

Q4 = m·Ls

Q4 = 20 g . 334 J/g

Q4 = 6680 J

Q5 = m . Ces (TF – Tf)

Q5 = 20 g . . 2.09 J/g (0°C -50 °C)

Q5 = -2090 J

QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

QT = (-402 J) + 45.200 J+ (-3347.2 J ) + 6680 J + (-2090 J)

QT = 46040.8 J

9. Repita los mismo cálculos para el alcohol etílico. Asuma que no hubo pérdidas de liquido por vaporización durante todo el proceso.

10. Consulte el calor de fusión, calor especifico y el calor de vaporización del alcohol etílico.

El compuesto alcohol etílico también es llamado etanol.

-Calor específico:

Ces = 2460 J/ (kg x K)

-Calor de fusión:

Ls = 104.000 J/ (kg x K)

-Calor de vaporización:

Lv = 850.000 J/ (kg x K)

BIBLIOGRAFIA

[1] KOTZ, J.C., TREICHEL, P.M. QUÍMICA Y REACTIVIDAD. QUÍMICA. Quinta edición. Editorial. Thomson 2003.

[2] Quinta edición. McGraw-Hill, 2000. CHANG, R; Química 7 ed. McGraw-Hill, 2003.

[3] CHANG R., Química. Séptima edición. McGraw-Hill, 2003. Pág. 212

[4] http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente. Mayo 12/2011.

[5] CHANG R., Química. Séptima edición. McGraw-Hill, 2003. Pág. 207

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