Tecnológico de Monterrey

LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON Y CAMBIOS DE FASE

Laboratorio virtual

David David

9-11-2015

Ley de enfriamiento de NewtonTeoría:

El cambio a largo plazo de la fase significa lo mismo que el cambio a largo plazo del estado. El cambio de fase se produce siempre con un cambio de calor. Sin embargo, la temperatura no cambia. Cuando calentamos un sólido, la energía suministrada se utiliza para aumentar la energía cinética de sus moléculas, y por lo tanto su temperatura aumenta. Se requiere energía para fundir un sólido, debido a que las fuerzas de cohesión entre las moléculas deben ser parcialmente superadas para permitir que las moléculas para moverse. Del mismo modo, se requiere energía para vaporizar un líquido, porque, al hacerlo, las moléculas se separan y fuerzas atractivas moleculares se superan. Pero no hay cambio de temperatura hasta un cambio de fase se ha completado. Es decir, durante el cambio de fase, la energía suministrada se utiliza solamente para separar las moléculas; ninguna parte del mismo se utiliza para aumentar la energía cinética de las moléculas. Por lo que su temperatura no aumentará, ya que la energía cinética de las moléculas sigue siendo el mismo.

La cantidad de calor absorbido o liberado cuando una sustancia cambia su fase física a temperatura constante (e g. De sólido a líquido en el punto de fusión o de líquido a gas en el punto de ebullición) se denomina como su calor latente. La cantidad de calor absorbido o liberado cuando unidad de masa de una sustancia cambia su fase física a una temperatura dada se denomina calor latente específico. La temperatura constante a la cual fusión o de ebullición tienen lugar se conoce como el punto de fusión o de ebullición.

La transición del proceso, la fase se rige por la ley de enfriamiento de Newton, que establece que,

"La velocidad de cambio de la temperatura de un objeto es proporcional a la diferencia entre su propia temperatura y la temperatura de su entorno."

Al estudiar el cambio de fase de una sustancia de sólido a líquido, se puede determine el punto de fusión, calor latente de fusión, etc., de la sustancia. Para entender más sobre la teoría de cambio de fase, considerar una muestra de curva de enfriamiento de una sustancia con un punto de fusión 450 C.

La parte plana del gráfico representa el cambio de fase de líquido a sólido a la temperatura de fusión constante 450 C. Las dos porciones curvas representan el enfriamiento del líquido más el tubo (izquierda) y de enfriamiento del sólido más el tubo (derecha). Estos enfrían según la ley de enfriamiento de Newton. La tasa de pérdida de calor del líquido más el tubo de ebullición es probable que sea la misma que la tasa de pérdida de calor del sólido más el tubo para una diferencia de temperatura dada (T-T0)

El C2 calor específico del cambio de fase que experimenta material es, sin embargo, poco probable que sea el mismo para el líquido y las fases sólidas.

Evaluación:

Entregable:

1.-Tiempo de transición de naftaleno 20g con la temperatura ambiente como 30°C son 9 minutos con 10 segundos

2.- ¿Cuánto tiempo hace 30 g de hielo tarda en fundirse a una temperatura ambiente de -50C.? (Estamos utilizando un tubo de ebullición que tiene masa = 20 g, radio = 1,5 cm, espesor = 0,2 cm.)El tiempo que tarda son 16 min en que el hielo se funda por completo

3.-En el experimento anterior, deje que la temperatura ambiente se cambia a 0 ° C. ¿Cuál será el cambio en el tiempo de transición para el hielo? Se reduce el tiempo de transición casi a la mitad

4.-Repita el experimento para diferentes temperaturas circundantes y estudiar la variación del punto de fusión del hielo.

5.-Calcular el punto de cera que tiene una masa de 30 g de fusión. Usando un tubo de ebullición de 25 g de masa, que tiene un espesor de 0,5 cm y un radio de 1,5 cm. (Elija temperatura 40°C circundante)