CURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

CURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO[pic 2]

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Resumen

En esta práctica se realizó la curva de la temperatura a la cual la materia va de un estado a otro. Utilizando un trozo de hielo el cual se expuso a una fuente de calor, se observó cómo se convirtió en liquido (fusión) y continuo en la fuente de calor hasta llegar a su punto de ebullición. De esta primera parte se puede apreciar el calor absorbido o gastado por la sustancia.

En la segunda parte se procedió a enfriar agua destilada y alcohol etílico tomando las sustancias en su punto de ebullición y después de que bajaran alrededor de los 35ºC se pusieron en una mezcla frigorífica de hielo+sal. De esta parte se obtuvo el calor cedido por las sustancias.

Palabras clave: fusión, evaporación, cambio de estado, solido, liquido, vapor, mezcla frigorífica.

1. Datos y Cálculos

1. Curva de calentamiento agua.

Este proceso inicio en el estado de transición solido ↔ líquido donde se alcanzó la Temperatura de fusión, luego se incrementó la temperatura hasta llegar a la temperatura de ebullición donde encontramos el estado de transición liquido ↔ vapor, como se muestra en la gráfica 1.

[pic 3]

Grafica 1. Curva de calentamiento del agua.

1. Para calcular el calor total gastado en el proceso, primero se calcula el calor gastado en cada etapa y luego se suma.

Se calcula el calor para las etapas realizadas en la práctica, así:

Ecuación. 1. Entre t1 y t2

 [pic 4]

• Donde Q es el calor por etapa, m es la masa en g y Ls  es el Calor latente de fusión en calorías/g.

Remplazamos:

 [pic 5]

Ecuación 2. Entre t2 y t3

 [pic 6]

• Donde Q es el calor por etapa, m es la masa en gr, Cel es el Calor Específico de la sustancia líquida en calorías /g ºC, Ls  Tf  Temperatura de fusión en ºC, y Te Temperatura de ebullición en ºC.

Remplazamos:

[pic 7]

Entonces para calcular el calor total gastado se tiene.

Ecuación. 3.

 [pic 8]

Remplazamos:

[pic 9]

[pic 10]

1. Curva de enfriamiento agua

Este proceso inicio en la Temperatura de ebullición, se continuó bajando la temperatura hasta que esta se estabilizo. Los datos de este procedimiento se encuentran representados en la gráfica 2.

[pic 11][pic 12][pic 13]

[pic 14][pic 15]

Grafica 2. Curva de enfriamiento en el agua.

1. Para calcular el calor cedido durante el lapso entre t2 y t3 donde se bajó  su temperatura desde el punto de ebullición hasta el punto de fusión se utiliza la ecuación 2.

Remplazamos.

[pic 16]

1. Curva de enfriamiento alcohol etílico (etanol)

Este proceso inicio en la Temperatura de ebullición, se continuó bajando la temperatura hasta que esta se estabilizo. Los datos de este procedimiento se encuentran representados en la gráfica 3.

[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

Grafica 3. Curva de enfriamiento en el etanol.

1. Para calcular el calor cedido durante el lapso entre t2 y t3 donde se bajó  su temperatura desde el punto de ebullición hasta el punto de fusión se utiliza la ecuación 2.

Remplazamos.

[pic 22]

1. Resultados y discusión.

Según lo teórico las gráficas deben mostrar un equilibrio en cada cambio de fase. Pero teniendo en cuenta los datos hallados en la experimentación existen ciertas diferencias al marco teórico que pueden ser debidas al error humano, mal uso del equipo para medir la temperatura o las condiciones del experimento, tales como la constante variación en la temperatura de la plancha usada para calentar las sustancias y el hielo en estado de fusión.

Respuesta de las preguntas

1. ¿Qué se entiende por calor específico?

La emisión o absorción de calor hace que los objetos cambien de temperatura. El cambio de temperatura que un objeto experimenta cuando absorbe cierta cantidad de energía está determinado por su capacidad calorífica. La capacidad calorífica de un objeto es la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en 1ºC. Cuanto mayor es la capacidad calorífica de un cuerpo, más calor se necesita para producir una elevación de temperatura dada.2

En el caso de sustancias puras, la capacidad calorífica suele darse para cierta cantidad de la sustancia. La capacidad calorífica de 1 mol de una sustancia se denomina capacidad calorífica molar. La capacidad calorífica de 1 g de una sustancia es su capacidad calorífica específica, o simplemente su calor específico. Por lo tanto, el calor específico  de una sustancia es la cantidad de calor que se necesita para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia. El calor específico es una propiedad intensiva, mientras que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva.3

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