Calor De Fusion Del Hielo

Laboratorio de Física II, Julio de 2011

CALOR DE FUSION DEL HIELO

L.M. Delgado, O. Rodríguez, P. Rodríguez, G. Villegas

Universidad del Atlántico

Facultad de Ingeniería

Fecha de entrega: Julio 22 de 2011

Resumen

El siguiente informe son los cálculos obtenidos al realizar la experiencia en la cual tratamos de determinar el calor de fusión del hielo. Lo que hicimos fue calentar el agua a una temperatura un poco mayor que la ambiente y después de medir su masa verterla en un calorímetro. Luego, le introdujimos un pedazo de hielo y tomamos la temperatura final de equilibrio. Antes de votar el residuo de agua, volvimos a tomar la medida de su volumen para así, saber cuánto era la masa de hielo utilizada.

Palabras claves

Hielo, temperatura, calor, fusión.

Abstract

The following report is obtained by performing calculations in which the experience we try to determine the heat of melting ice. What we did was to heat the water at a temperature slightly higher than the temperature and then measure its mass is poured into a calorimeter. Then, he introduced a piece of ice and takes the final equilibrium temperature. Before throwing the waste water, we returned to take the measure of its volume so, how much was the mass of ice used.

Keywords

Ice, temperature, heat, melting.

Objetivos

Objetivo general:

Calcular el calor de fusión del hielo mediante el método de las mezclas.

Introducción

Para que una sustancia sufra un cambio de fase (sólida a líquida, líquida a gaseosa o viceversa), la sustancia debe intercambiar calor con su entorno. No obstante, mientras ocurre el cambio de fase la temperatura de la sustancia permanece constante. La razón, en términos más o menos simples, es que el calor que se suministra a un sólido que se funde o a un líquido que se evapora, se invierte fundamentalmente en vencer las fuerzas atractivas que unen a las moléculas en el estado inicial. El paso de sólido a gas se denomina sublimación, de sólido a líquido fusión, y de líquido a vapor vaporización. Si la presión es constante, estos procesos tienen lugar a una temperatura constante. La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente .En este laboratorio encontraremos el calor latente de fusión del hielo.

Fundamentos Teóricos

Cuando se suministra calor a un cuerpo a presión constante, el resultado es un incremento de la temperatura del cuerpo. De todas formas, a veces, un cuerpo puede absorber grandes cantidades de calor sin variar la temperatura. Esto ocurre durante un cambio de fase, es decir, cuando la condición física de la sustancia esta variando de una forma a otra. Los tipos existentes de cambio de fase son la Fusión, Vaporización, y la Sublimación.

Estos fenómenos se comprenden dentro del marco de la Teoría Molecular: un aumento de temperatura de una sustancia implica el incremento de la energía cinética de sus moléculas. Cuando una sustancia pasa de una forma líquida a gaseosa, sus moléculas que estaban juntas en liquido, se mueven alejándose unas de otras. Esto exige que se realice trabajo contra las fuerzas atractivas que mantenían reunidas de moléculas.

Se necesita cantidad específica de energía térmica para el cambio de fase para una cantidad determinada de sustancia. El calor requerido es proporcional a la masa de la misma, de forma que el necesario para fundir una masa m sin cambio de temperatura es: Q=mL Donde L recibe el nombre de "calor latente (calor oculto)" de la sustancia y depende de la naturaleza del cambio de fase así como las propiedades de la sustancia.

A la presión de 1 atm el agua puede estar en estado líquido o bien cristalizado en forma de hielo. Si al hielo se le suministra energía en forma de calor, esta energía la gasta en elevar su temperatura hasta 0ºC (si no lo estaba) en primer lugar; cuando su masa esta a esa temperatura, sigue consumiendo la energía calorífica suministrada en realizar un trabajo: el desmoronamiento del edificio cristalino, licuándose.

Mientras existan “enlaces cristalinos” que romper, el calor se sigue gastando en ese trabajo de licuefacción; solamente cuando todo el cristal ha pasado a ser agua líquida, la energía calorífica comienza a elevar la temperatura del líquido.

Se denomina calor latente de fusión, L, a las calorías necesarias para fundir 1 g de una sustancia a la temperatura del punto de fusión. Así, el calor latente de fusión del agua es 80 cal⁄g, porque han de gastarse 80 cal para pasar 1 g de hielo a 0ºC a 1g de agua a 0ºC. De lo recién establecido resulta que el calor necesario para fundir una masa de m gramos de hielo, que se encuentra a 0ºC es Q= m • L cal

Material Utilizado

Calorímetro

Termómetro

Calentador

Trozos de hielo

Probeta graduada

Desarrollo experimental

Procedimiento:

Verter en el calorímetro de 100 a 150 cc de agua tibia (15º C a 20º C por encima de la temperatura ambiente)

Medir esta temperatura inicial del agua.

Agregar al calorímetro un trozo de hielo previamente secado.

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