Determincion De La Entalpia De Fusion De Una Sustancia Pura

“AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”

FCAM

ESCUELA : INGENIERIA SANITARIA

CICLO : III

ASIGNATURA : FISICO-QUIMCA

DOCENTE : ENCISO PINEDA JUAN

ALUMNOS : CORTIJO RODRIGUEZ DANIELA I.

ANICETO MORALES KENYO G.

Huaraz, Abril de 2013

DETERMINACIÓN DE LA ENTALPIA DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA

Principio:

Cuando un sólido se funde, se requiere para la destrucción de la red cristalina. Una sustancia cuyo punto de fusión se encuentra ligeramente por debajo de la temperatura ambiente se enfría primero hasta que se solidifica y luego se derrite en un calorímetro. La entalpia de fusión se calcula a partir de la disminución de la temperatura debido al proceso de fusión que se mide en un calorímetro.

Teoría y evaluación:

Los cambios de fase de sustancias están relacionados con los cambios de energía. La transición de fase del estado sólido al estado líquido se denomina fusión. En condiciones isobáricas la transición de fase de una sustancia pura se produce a temperatura constante. Las temperaturas del cambio de fase (punto de fusión, punto de ebullición) se pueden utilizar como constante para la caracterización de las sustancias.

Si la energía se aplica al solido dioxano (congelado), su temperatura se eleva hasta que se alcanza la temperatura de transición de fase (temperatura de fusión). Durante el proceso de fusión, el dioxano sólido y líquido coexisten. Sin embargo, siempre que ambas fases están presentes, la adición de calor no da lugar a un aumento adicional de temperatura (calor latente), como se requiere esta energía para la transformación de fase, solo cuando se ha completado el proceso de fusión la temperatura del sistema tiende a aumentar de nuevo.

Los procesos de fusión normalmente ocurren bajo condiciones isobáricas donde el calor de fusión Q_f en este caso:

Q_f=∆H_f p=cte.

Cuando se refiere a una cantidad de sustancia n, la ecuación resulta:

∆H_f=∆H_f/n

Esta es la cantidad de energía que se requiere para superar las fuerzas de cristalización. La misma, cantidad de energía que hay que añadir durante el proceso de fusión se libera en forma de calor de solidificación durante el proceso de congelación (transformación de fase liquida-solida).

∆H_f=∆H_(crist.)

Análogamente un cambio de energía ocurre durante la vaporización o condensación, de acuerdo a la ley de Hess, la entalpia de sublimación ∆H_sub se puede obtener sumando la entalpia de fusión ∆H_f con la entalpia de vaporización ∆H_v.

∆H_sub=∆H_f+∆H_v

La relación entre la presión y la temperatura del cambio de fase se describe mediante la ecuación de Clausius-Clapeyeon:

dT=T(V_s-V_l)

V_s: Volumen de la sustancia sólida.

V_s: Volumen de la sustancia liquida.

Para un proceso reversible, la entropía en el cambio de fase es calculada de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica:

∆S_f=∆H_f/T_f

Si n moles de sustancia a una temperatura TI, que está por debajo del punto de fusión de la sustancia, se calienta a una temperatura T_h, que está por encima del punto de fusión, se requiere la siguiente cantidad de calor en condiciones isobáricas:

Q=∆h=nC_p(s) (T_f-T_l )+n∆H_f+nC_p(l) (T_h-T_f )

C_p(s) =capacidad calorífica molar de la sustancia sólida.

nC_p(l) =capacidad calorífica molar del líquido.

T_h=temperatura arbitraria por encima del punto de fusión.

T_f=temperatura de fusión.

T_l=temperatura por debajo del punto de fusión.

Utilizando estas variables, la entalpia de fusión es:

∆H_f=Q/nC_p(s) (T_f-T_l )-nC_p(l) (T_h-T_f ) (8)

Cuando la entalpia de fusión se determina de la manera descrita en este experimento, los términos dependientes de la temperatura en la ecuación 8 se pueden despreciar, como los cambios de la temperatura son relativamente pequeños y la calibración del sistema se lleva acabo bajo condiciones idénticas como aquellas bajo las cuales la medición es realizada. Como consecuencia, se obtiene lo siguiente para la entalpia de fusión:

∆H_f=Q/n

Q Puede determinarse a partir de los valores medidos experimentalmente de la siguiente manera:

Q=Q_exp-Q_empty

Q_exp=-C_k.∆T_exp

W_el=C_k.∆T_cal=Q_cal

Q_exp=W_el.∆T_exp/∆T_cal

Dónde:

W_el=trabajo eléctrico durante la calibración.

∆T_exp=diferencia de temperatura durante la fusión del dioxano.

∆T_cal=diferencia de temperatura durante la calibración.

Q_empty Es la cantidad de calor que debe ser aplicada para calentar el tubo de ensayo vacío en las mismas condiciones experimentales:

Q_empty=W_(el,empty)=W_el ∆T_(exp,empty)/∆T_(cal,empty)

Dónde:

W_(el,empty)=trabajo eléctrico durante la calibración del tubo de ensayo vacío.

∆T_(exp,empty)=diferencia de temperatura durante el calentamiento del tubo de ensayo vacío.

∆T_(cal,empty)=diferencia de temperatura durante la calibración con el tubo de ensayo vacío.

Datos:

C_(p(s)dioxano=)147.6J/molºK

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