PRÁCTICA N°4 ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO

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PRÁCTICA N°4

ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO

OBJETIVO GENERAL

Determinar la entalpía de fusión del agua sólida (hielo), utilizando el método de las mezclas para comprender la Primera Ley de la Termodinámica.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Se sabe que una sustancia puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso, dependiendo de la temperatura y la presión a la que se encuentre.

El cambio de estado de agregación de una sustancia a otro (lo que ocurre a presión constante sin variación de temperatura) requiere de un suministro de calor. El calor proporcionado para que una unidad de masa de una sustancia cambie de un estado de agregación a otro, a la temperatura normal en que este cambio se produce, define a la entalpía del cambio de estado o calor latente de éste. Así, la entalpía de fusión (ΔfusH) es el calor correspondiente al cambio sólido →líquido, que tiene el mismo valor del proceso inverso líquido →sólido.

La determinación de la entalpía del cambio de estado de una sustancia, se realiza usualmente mediante el método de las mezclas, que se fundamenta en el principio de conservación de la energía. De acuerdo a este principio, la cantidad de calor absorbido por una sustancia debe ser igual a la cantidad de calor cedido por otra, estableciéndose un equilibrio térmico entre ambas sustancias, una vez finalizado el intercambio de calor. Esto es,

[pic 7]                                                        (1)

donde en general

[pic 8]                                                        (2)

siendo msus la masa de la sustancia, csus la capacidad calorífica específica de la sustancia a presión constante y ΔT el cambio de temperatura en el proceso:

El método consiste en mezclar dos sustancias (o una misma en dos estados de agregación distintos) a diferentes temperaturas, de manera que una de ellas ceda calor a la otra y la temperatura del equilibrio final sea tal, que una de las sustancias al alcanzarla efectúe un cambio de estado. Para que el proceso ocurra de este modo es necesario que el sistema no intercambie calor con el medio ambiente, lo que se consigue efectuando la mezcla dentro de un calorímetro, un recipiente cerrado y térmicamente aislado con el medio exterior.

MATERIALES Y REACTIVOS

Balanza electrónica         (hasta 2000,00±0,01 g)                agua

Probetas                                                        hielo molido

Termómetro

Calorímetro

Reverbero

Mechero

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Nota: Es imprescindible que el calorímetro permanezca tapado durante todos los experimentos, destapándolo sólo cuando haya que adicionar algo dentro de él.

Determinación del equivalente en agua del calorímetro

1. Siga el mismo procedimiento descrito en la Práctica 3 para la determinación del equivalente en agua del calorímetro.

Determinación de la entalpía de fusión del hielo

1. Tome aproximadamente 16 g de hielo granizado y séquelo con un papel absorbente. (La medida precisa de esta masa de hielo se realizará más tarde, por diferencia de pesadas).
2. Registre nuevamente la temperatura (T3) del calorímetro con el agua que queda de la primera parte de la práctica y adicione el hielo granizado al calorímetro.
3. Una vez tapado el calorímetro, siga atentamente la evolución de la temperatura del sistema (calorímetro, agua y hielo), durante el tiempo necesario para que todo el hielo se haya fundido. Este proceso se evidenciará por la constancia de la temperatura durante algunos minutos. Registre esta temperatura (T'final).
4. De acuerdo a la ecuación (1), en este experimento el calor cedido por el agua caliente y el calorímetro deberá igualar al calor que ha absorbido el hielo para fundirse (ΔfusH) más el necesario para elevar su temperatura desde la temperatura de fusión (Tfusión= 0 ºC) hasta la temperatura de equilibrio (T'final). Si la masa de hielo es mH el correspondiente balance se expresa como:

[pic 9]      (3)

1. Esta ecuación permite calcular fácilmente el valor de ΔfusH  del hielo, previa determinación de mH. Para tal efecto, pese la masa del calorímetro con todo lo que contiene al final del experimento (m[cal + agua + hielo fundido] ) y aplique la expresión:

[pic 10]                        (4)

1. Repita el procedimiento tres veces.

Disposición de desechos químicos

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