Cambio De Entalpía De Fusión

Objetivo:

Determinar el calor latente de fusión del hielo, aplicando el procedimiento de método de mezclas que utilizamos en la práctica pasada; midiendo cómo varía la temperatura de una mezcla de agua y hielo cuando éste se funde, conociendo la temperatura inicial de cada uno y midiendo la temperatura resultante al llegar al equilibrio térmico.

Introducción.

Calorimetria

Segun las teorías que iniciaron el estudio de la calorimetría, el calor era una especie de fluido muy sutil, que se producía en las combustiones y pasaba de unos cuerpos a otros, pudiendo almacenarse en ellos en mayor o menor cantidad. Posteriormente, se observo que cuando se ejercía un trabajo mecánico sobre un cuerpo (al frotarlo, por ejemplo), aparecía calor; hecho que contradecía las teorías de la época. Benjamín Thompson puso en evidencia este hecho cuando dirigía unos trabajos de barrenado de cañones, observando que el agua de refrigeración de los taladros se calentaba durante el proceso. Para explicarlo, postuló que el calor era una forma de energía. Posteriormente, Prescott Joule logró demostrar experimentalmente que había una equivalencia entre el trabajo y el calor, llegando a determinar la cantidad de calor obtenida por cada unidad de trabajo que se consume, que es de 0.239 calorias por cada julio o joule.

La calorimetría es la rama de la termodinámica que mide la cantidad de energía generada en los procesos de intercambio de calor. Para ello, se usan calorímetros.

Cambios de estado

Al aumentar la energía interna de un cuerpo sólido se acrecenta la temperatura de éste; asi llegando cierto momento, la energía que posee es tan grande que resulta imposible permanecer en ese estado y comienza a fundirse. El cambio de fase se efectúa a temperatura constante y durante el cambio de estado la sustancia solamente absorbe energía para romper las fuerzas físicas que lo mantenían en ese estado. Si el liquido recibe calor comenzará a calentarse y aumentar su temperatura hasta llegar de nuevo a un punto en que comenzará a cambiar de estado, en cuyo caso se vaporizará. El cambio de estado se producirá a temperatura constante. El gas resultante, al seguir recibiendo calor, continuara aumentado su temperatura. El proceso anterior es reverible, o sea, que partiendo de un vapor, este se puede enfriar hasta condensarlo y el líquido resultante ser enfriado hasta que se solidifique.

Calor sensible y calor latente

Se denomina calor sensible a aquella forma de energía que recibe un cuerpo sin modificar su estado físico, mientras cambia su temperatura. El investigador ingles Black observó que la cantidad de calor necesaria para enfriar o calentar a un cuerpo es proporcional a la masa de este cuerpo y a la cantidad de grados con que cambia su temperatura.

El calor sensible se puede calcular por:

Qs=(∆H)m=mCpmedio(T1-T2)

En donde Cp medio es la capacidad calorífica media a presión constante, que se define como la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presión constante.

Si el proceso se efectuara a volumen constante, entonces el calor sensible sería:

Qs=(∆H)m=mCv(T1-T2)

En donde Cv es la capacidad calorífica a volumen constante

Las capacidades caloríficas son propiedades de las sustancias y del estado físico en que se encuentren.

Material, equipo y reactivos utilizados

1 Frasco Dewar de 300mL

1 Probeta de 250mL

1 Termómetro digital.

1 Termómetro de mercurio.

1 Balanza

1 Resistencia eléctrica

1 Cronómetro

1 Vidrio de reloj.

1 Guante

Agua

Hielo

Toxicidad de los reactivos empleados

Ninguna

Procedimiento experimental

Parte 1: Determinación de la capacidad térmica del calorímetro

Parte 2: Determinación del calor latente de fusión del hielo

Datos experimentales:

1.- Determinacion de la capacidad térmica del clorímetro:

-Masa del agua a temp. Ambiente: 100mL

-Masa de agua caliente: 100mL

-Temp. Agua caliente en la probeta: 83°C

-¿Qué materiales ganan?: Agúa fría y Dewar.

-¿Qué materiales ceden?: Agua caliente.

Datos de la mezcla.

Tiempo Temp. Tiempo Temp

15 180

30 195

45 210

60 225

75 240

90 255

105 270

120 285

135 300

150

165

Agua ambiente

Tiempo (seg) Temp. (°C)

30 23.7

60 23.7

90 23.7

120 23.7

150 23.7

180 23.7

210 23.7

240 23.7

270 23.7

300 23.7

2. Determinación del calor latente de fusión del hielo.

Masa de agua a aprox 6°C más a la temp. ambiente: 175g.

Masa del hielo: (Aprox) 27g.

Datos de la mezcla.

Tiempo (s) Temp. Tiempo (s) Temp.

15 17.5 225 18.3

30 17.7 240 18.3

45 17.8 255 18.4

60 17.8 270 18.4

75 17.8 285 18.4

90 17.9 300 18.5

105 17.9

120 17.9

135 18

150 18.1

165 18.1

180 18.2

195 18.3

210 18.3

Agua ambiente.

Tiempo (s) Temp. (°C)

30 30.6

60 30.6

90 30.6

120 30.5

150 30.4

180 30.4

210 30.4

240 30.4

270 30.4

300 30.3

Manejo de datos.

Primera parte.

-Con los datos obtenidos, trazar una gráfica de temperatura

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