Reporte practica 8

Universidad Nacional Autnoma de Mxico.

Facultad de Qumica.

Departamento de fisicoqumica.

Laboratorio de termodinmica.

Reporte practica 8Calor latente de fusin del hielo

Grupo 13Integrantes:

-Ramos Morales Francisco Zaid

OBJETIVODeterminar el calor latente de fusin del hielo.Comprender el concepto de variacin en la entalpa de fusin.HIPOTESIS.Se podr establecer una relacin entre las propiedades de entalpia, calor y el calor de fusin para un cambio de estado. Se podr observar que en el momento en que haya un cambio de estado la temperatura se mantendr constante a pesar de seguir proporcionando calor.INTRODUCCIN

Calor latente de fusin o calor de cambio de estado, es la energa absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de slido a lquido (calor latente de fusin) o de lquido a gaseoso (calor latente de vaporizacin). Al cambiar de gaseoso a lquido y de lquido a slido se devuelve la misma cantidad de energa.Latente en latn quiere decir escondido, y se llama as porque, al no cambiar la temperatura durante el cambio de estado, a pesar de aadir calor, ste se quedaba escondido. La idea proviene de la poca en la que se crea que el calor era una substancia fluida denominada Flogisto. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de estado, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0C (temperatura de cambio de estado), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusin del hielo.Una vez fundido el hielo la temperatura volver a subir hasta llegar a 100C; desde ese momento se mantendr estable hasta que se evapore toda el agua.Para determinar el calor latente de fusin del hielo, L, se utiliza el mtodo de las mezclas que consiste en mezclar en un calormetro cierta cantidad de hielo con otra cantidad de agua y medir la temperatura de equilibrio de la mezcla. De esta forma el calor ganado por el hielo ser igual al calor perdido por el agua.Los cambios de estado se caracterizan por lo siguiente:-No cambian la naturaleza de la sustancia.-Se producen a temperatura constante para cada presin.-La sustancia absorbe o cede calor. El calor invertido en el proceso para la unidad de masa recibe el nombre de calor latente de cambio de estado.-El valor de la temperatura a la que se producen y el valor del calor latente correspondiente son caractersticos de cada cambio de estado y de la naturaleza de la sustancia.

Aplicacin de lenguaje termodinmicoCalormetro.Sistema: agua lquida y solida al interior del vaso Dewar, Alrededores: aire de los alrededores y tapn de corchoParedes: aislantes, rgidas e impermeables.Fases. Homognea, 2 fases, liquida y solida con un solo componente

Cuestionario previo1. Por qu la energa trmica en un cambio de fase se expresa mediante H?La entalpa (H) es una propiedad termodinmica que cuantifica la energa trmica intercambiada en una reaccin cuandosta se efecta a presin constante, es decir:Q p = H Final H inicial =HDonde: H es el variacin de entalpa en una reaccin = H productos H reactivosse expresa en kJoules/mol o en kcaloras/mol. Qp es la energa trmica de una reaccin efectuada a presin constante. Se expresa en k Joules/mol o en caloras/mol.2. Recuerda cmo se identifican los cambios de fase y colcalos sobre la flecha correspondiente visualizar, indicando si en la transicin se cede o absorbe energa S-L fusin L-S solidificacin L-V evaporacin V.L condensacin S-V sublimacin V-S deposicin

3. En qu condiciones de presin y temperatura ocurre la transicin de faseA, P y T constantes4. Escribe la ecuacin que representa la relacin entre entalpia y calor y como se llega a esta.Qp = Hp HR

5. La grfica representa el calor suministrado a un mol de una sustancia pura en funcin de la temperatura. A la temperatura T1, la sustancia est en estado slido; a T2, en estado lquido, y a T3, en estado vapor:Cules de las siguientes afirmaciones son ciertas?a) AB es el calor latente de fusin.b) Tc es el punto de ebullicin.c) De la pendiente de la recta BC se determina la capacidad calorfica del lquido

Metodologa experimental.

Resultados (Determinacin de la capacidad trmica del calormetro)Datos experimentales:1. Determinacin de la capacidad trmica del calormetro:Masa de agua a temp. Ambiente= 100mlMasa de agua caliente = 100mlTemp. Agua caliente en la probeta=87CQue materiales ganan: agua fraQue materiales ceden: agua caliente

Agua ambiente

Mezcla

Tiempo (seg)Temperatura ( C)

3022.3

6022.3

9022.3

12022.3

15022.2

18022.2

21022.2

24022.2

27022.2

30022.2

Tiempo (seg)Temperatura ( C)Tiempo (seg)Temperatura ( C)

3079.518043.1

6068.221040.2

9059.024038.3

12053.927037.9

15047.530037.7

ClculosQganado = -QcedidoQk+QH2Of= QH2OcK (teq -tH2Of) +mH2OfCH2O (teq-tH2Of) =-mH2OcCH2O (teq-tH2Oc)K=-mH2OcCH2O (teq-tH2Oc) - mH2OfCH2O (teq-tH2Of)/ (teq -tH2Of)

mH2Of=200g (teq-tH2Oc) =37.7C-82C=-44.3CmH2Oc=100g (teq- tH2Of) =37.7C-22.2C=15.8CCH2O=1cal/gCK= (100gH2Oc) (1 cal/gC) (-44.3C)-(200gH2Of) (1 cal/gC) (15.8C)/ (15.8)RESULTADOSK = 48.876cal/C El valor de K depende de cada calormetro, por lo que es una propiedad intensiva y no podemos calcular algn % de error. TEMPERATURA VS TIEMPO. CALORMETRO

CALOR LATENTE DE FUSIN DEL HIELOMetodologa experimental

Resultados (calor latente de fusin del hielo)

Agua ambiente

Mezcla

Tiempo (seg)Temperatura ( C)

3029.3

6029.1

9029.3

12029.0

15028.8

18028.6

21028.5

24028.2

27028.2

30028.2

Tiempo (seg)Temperatura ( C)Tiempo (seg)Temperatura ( C)

1527.133011.7

3026.636011.7

4525.939011.6

602542011.6

7524.245011.6

9023.348011.5

10522.651011.5

12021.954011.5

13521.157011.5

15020.260011.5

16519.3

18018.5

19517.9

21016.2

22514.9

24014.1

25513.2

27012.3

28512.1

30011.7

ClculosQganado= -QcedidoQhielo=-(Q H2O+Qk)mhielofus+mhieloCH2O (teq-tfus)=-mH2OCH2O (teq-tiH2O) K (teq- tiH2OC) =- mH2OCH2O (teq-tiH2O)- K (teq- tiH2O)-mhieloCH2O (teq-tfus)/masa hielotfus=0C (teq-tiH2O)=24.3C-35.4C=-11.1C mH2O=175g (teq-tfus)=24.3C-0C=24.3CCH2O=1cal/gC=-(175gH2O) (1cal/gC) (-11.1C)- (48.876cal/C)(-11.1C)-24.3ghielo(1cal/gC)(24.3C)/24.3ghielo=77.96cal/g %error= teo-exp/teox100 %error=80-77.96/80 x 100=2.55% Grafica calor latente de fusin.

Clasificacin de hiptesis:La hiptesis principal fue que se podr observar que en el momento en que haya un cambio de estado la temperatura se mantendr constante a pesar de seguir proporcionando calor.Esto se pudo observar claramente al momento de ver el grafico que representa la temperatura, como hay una lnea recta constante despus de que los valores fueron bajando, en este punto se encuentra constante con respecto al tiempo. Fue verdadera la hiptesis planteada al principio.

Anlisis de resultados:*calor latente de fusin del hielo*Ya al tener la K solo nos falta determinar la entalpa de fusin del hielo en esta parte tuvimos que tener cuidado con lo siguiente: Que el calormetro estuviera en equilibrio (antes de empezar a trabajar). -Esta parte de prctica es crtica-Ya que al tratar de obtener la masa ideal de hielo, nos resulto difcil por que desde en el momento que lo tomamos comenz a pasar de solido a lquido. En esta parte nos dimos cuenta que estaba absorbiendo calor de los alrededores y al ponerlo en el calormetro para alcanzar el equilibrio trmico; Primero no fue la masa inicial que pesamos y segundo estbamos colocando no solo hielo sino tambin agua. Para ambos experimentos, el concepto de equilibrio trmico es esencial, en el procedimiento experimental tuvimos problemas, pero los datos obtenidos son consistentes.Ejemplos de aplicacionesIndustriaPara poder conocer cuanta energa se requiere la fusin de algn solido que vaya a comercializarse y calcular costos, tanto energticos como econmicos, poder dar una ficha de informacin con esos datos.Tambin se podra aplicar este concepto a otro tipo de cambio de estado. Por ejemplo, alguna soldadura, se podra calcular cuanta energa se requiere para fusionarse y calcular la potencia del aparato que funde la soldadura.Investigacin cientfica.En este caso se puede usar simplemente para hacer tablas con estos datos termodinmicos, obtener experimentalmente los datos de sustancias que sean de uso comn y no tan comn dentro de la investigacin.Vida diariaPodra ayudar este concepto a tener una idea de cunto tiempo necesita transcurrir para descongelar una comida, sopa, verduras, etc. Ya que lo ocurre con el descongelamiento es un cambio de estado como el realizado en esta prctica.Tambin para calcular en cuanto tiempo un lquido se congelara si lo metemos al congelador o tener una idea de qu forma se enfriara mas rpido.ACTIVIDADES SUGERIDAS PARA COMPLEMENTAR EL TEMA DE ENTALPIA DEFUSION DEL HIELO.1. Es posible mantener alimentos relativamente fros sin utilizar un refrigerador, envolvindolos con una toalla empapada en agua fra. Por qu funciona este procedimiento? Porque el agua tiene un calor especifico bajo, por lo cual absorbe calor de la comida, como en este caso.2. El hielo seco (anhdrido carbnico), el alcanfor y el yodo pasan directamente del estado slido al gaseoso (se subliman). Estos cuerpos, absorben o ceden calor en dicho proceso?Absorben3. Un trozo de hielo a cero grados Celsius funde en un vaso de vidrio. Cul es la temperatura de la mezcla de hielo-agua cuando el hielo est (a) a medio fundir, (b) fundido en un 90%?En ambos casos es a 0 porque estn en equilibrio trmico4. Una persona que usa lentes observa que se empaan cuando en un da fro pasa de una habitacin caliente al exterior. Por qu?Porque el agua al estar en el lugar caliente hay agua en forma de vapor, y cuando sale esta se condensa.ProblemarioSe coloca la misma cantidad de agua a 60 C en dos recipientes adiabticos. Se aade un poco de hielo a uno de ellos e igual masa de agua a 0 C al otro. Cul de las dos mezclas alcanzar menor temperatura? Por qu?El que contiene el hielo, por que el hielo podra estar por debajo del 0 Una muestra de 15 cm3 de cierto lquido se calienta y la variacin de la temperatura en funcin del tiempo se representa en la figura 1.Si se calienta el doble de volumen (30 cm3) del mismo lquido, cul de los siguientes grficos de calentamiento se obtendr?Se obtendr el grafico A

Conclusiones personalesRamos Morales Francisco zaidCon la presente prctica de determinar el calor latente de fusin del hielo, observamos el fenmeno de cambios de fase de la materia, en este caso, el agua en estado slido, de tal forma que pudimos observar el concepto de calor latente de fusin del hielo.Al momento de que 2 cuerpos con diferentes temperaturas entran en contacto, esta descrito en la primera ley de la termodinmica, que sus temperaturas alcanzaran un equilibrio trmico. En el caso del experimento que realizamos, nuestros sistemas en contacto son hielo y agua lquida. En teora, al momento de alcanzar el equilibrio trmico, habr una parte de hielo que se abra convertido en agua, nuestro objetivo con la experimentacin, es observar las variaciones posibles al transcurrir este proceso.En lo particular, observe que al momento de verter el hielo al agua, ya se est derritiendo, lo cual puede generar un porcentaje de error, otra posible fuente de error, puede presentarse en el momento de la determinacin de la constante del calormetro, ya que tambin en ese paso puede haber equivocaciones de error. En general, la prctica nos sali bien, ya que tuvimos un resultado parecido al terico.

Bibliografa;

-Fsica 2; Carlos Gutirrez Aran zeta Editorial Santillana, fecha de publicacin, abril del 2005, Impreso en Mxico, Pg. 22 a 38-Fisicoqumica para Ciencias Qumicas y Biolgicas. Raymond Chang, Tercera Edicin.