Práctica 8 CALOR LATENTE

PRÁCTICA 8 “CALOR LATENTE”

Introducción:

Mediante esta práctica pretendemos determinar la constante del calorímetro y así poder obtener el calor latente de fusión del agua.

Podemos definir al calor como un fluido de energía debido a una diferencia de temperatura. El trabajo es la transferencia de energía en la frontera de al menos dos sistemas en contacto, entre las cuales hay un desequilibrio mecánico entre sí.

A su vez podemos clasificar en calor sensible, el cuál será el que absorbe o cede el sistema para cambiar su temperatura sin que se modifique su estado de agregación.

Q_sensible= m C ∆T

El calor latente es la cantidad de calor que puede absorber o ceder un sistema para cambiar su estado de agregación sin que se modifique su temperatura.

Q_latente= L m

La constante del calorímetro calcula la cantidad de calor que absorbe o cede el calorímetro. Podemos determinar la constante del calorímetro ya que este nos dice que Qganado=-Qcedido.

Protocolo de experimentación:

Calculamos la magnitud del voltaje (volts) y la resistencia (ohms).

Para calcular la constante del calorímetro, realizamos la primera parte de la experimentación, vaciamos 100 mL de agua a temperatura amiente en el dewar, y registramos su temperatura cada 30 segundos durante 5 minutos.

Por otra parte al llegar aproximadamente a los 4 minutos y medio, en un vaso de precipitados de 600mL colocamos 400 mL de agua y la calentamos con la resistencia hasta el punto de ebullición. Tomamos 100 mL de agua caliente en una probeta y tomamos su temperatura, después la vaciamos en el vaso dewar en el minuto 5 y registramos la temperatura de la mezcal cada 15 segundos durante 2 minutos y medio. Con estos datos proporcionados calculamos la constante del calorímetro.

En la segunda parte calentamos agua en un matraz erlenmeyer solo seis grados Celsius arriba de su temperatura inicial, para esto hicimos una mezcla entre agua caliente y agua fría dentro del dewar obteniendo un volumen total de 175 mL, hasta obtener esos seis grados de temperatura.

Esperamos a que llegara al equilibrio térmico, y medimos la temperatura durante 5 minutos cada 30 segundos.

Este paso anterior nos da el dato sobre la temperatura del agua caliente.

Al minuto 4 pesamos 25 gramos de hielo aproximadamente, tomando con cuidados que estos no se fueran a derretir y secándolos antes de pesarlos, para ser más exactos en el peso del hielo.

Agitamos cada 15 segundos hasta obtener la temperatura, luego tomamos la temperatura durante 5 minutos cada 30 segundos.

Registramos los datos obtenidos en las siguientes tablas:

PRIMERA PARTE: Determinación de la capacidad térmica del calorímetro

Datos:

Masa del agua fría (mf): 100 g

Masa del agua caliente (mc): 100 g

Temperatura del agua caliente en la probeta: 79°C

Que materiales ganan: Agua fría y dewar

Que materiales ceden: agua caliente.

DATOS EXPERIMENTALES

Tiempo (min) Temperatura °C Tiempo (min) Θ inicial (°C)

0.5 21.7 5.5 47.6

1.0 21.7 6.0 47.6

1.5 21.8 6.5 47.5

2.0 21.8 7.0 47.5

2.5 21.8 7.5 47.5

3.0 21.8 8.0 47.5

3.5 21.8 8.5 47.4

4.0 21.8 9.0 47.3

4.5 21.8 9.5 47.3

5.0 21.8 10.0 47.3

Q ganado = -Q cedido

QH2OFRÍA + QK=-QH2O cedido

mH2O fria * CH20(Teq-Th20 f) + K(Teq-Th20 fria) = - mh20 caliente * CH20 (Teq – TH20 caliente)

Teq = Temperatura final

K= (- m_H20 caliente * C_H20 (Teq – T_H20 caliente)-m_H20 fria * C_H20 (Teq – T_H20 fría))/((Teq – T_H20 fría))

K= (-(100g)*1 cal/(g°C)*(47.3°C-79°C)-((100g)* 1 cal/(g°C)*(47.3°C-21.7°C)))/((47.3°C-21.7°C))=23.82

SEGUNDA PARTE. Determinación del calor latente de fusión del hielo

Datos:

Agua ambiente Datos de la mezcla

Tiempo (min) Temperatura

0.5 24.4 °C

1.0 24.4 °C

1.5 24.4 °C

2.0 24.4 °C

2.5 24.4 °C

3.0 24.4 °C

3.5 24.4 °C

4.0 24.4 °C

4.5 24.4 °C

5.0 24.4 °C

Tiempo (seg) Temperatura

15 23.5

30 22.5

45 21.9

60 21.3

75 20.6

90 19.9

105 19.3

120 18.6

135 18.0

150 16.7

165 15.3

180 14.2

195 13.9

210 13.3

225 12.7

240 12.3

255 12.1

270 12.0

285 11.9

300 11.9

315 11.9

L= (〖-m〗_agua C_agua (Teq-T1)-K(Teq-T1)-m_hielo C_agua (Teq-Tfus))/m_hielo

L= (-175 g*1 cal/(g°C)*(11.9-24.4)-23.82(11.9-24.4)-26.15*1 cal/(g°C)*(11.9-0))/(26.15)=83.13 cal/g

K Q calorímetro Q sensible, hielo. (cal) Q agua (cal) L (cal/g) % Error

23.82 297.75 311.18 -2187.5 83.13 3.91%

Q calorímetro: -K(Tf-Ti) = -23.82 (11.9-24.4) = 297.75

Q sensible, hielo: m*Ce*Δt=26.15g*1 cal/(g°C)*(11.9-0)=311.18 cal

Q agua= m*Ce*Δt=175g*1 cal/(g°C)*(11.9-24.4)=-2187.5 cal

% Error= (83.13-80)/80 x100=3.91%

• ¿Qué fuentes de error han intervenido en esta determinación?

La altura de la ciudad de México para el punto de fusión del hielo, el cambio constante de temperatura del agua, el no traspasar el agua tan rápido como para no perder calor en este y pesar un poco de agua al pesar el hielo.

• ¿Por qué es necesario secar el hielo con una toalla antes de añadirlo al agua?

Porque podemos pesar agua y ahí ya no se calcularía adecuadamente el calor latente

• ¿Por qué es necesario que la temperatura inicial del agua

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