Calor Latente

RESUMEN.

La práctica se basó en la determinación del calor latente de fusión del hielo mediante el método de las mezclas, que consistió en añadir determinadas masas de agua y de hielo y luego por diferencia de volúmenes se obtuvo la masa de hielo fundido y así realizar los cálculos necesarios. El calor latente de fusión obtenido fue en promedio de 84,124 cal/g que comparado con el teórico (80 cal/g) arrojó un error de 5,40 % indicando así que hubo muy poca exactitud y precisión en la experiencia.

INTRODUCCIÓN.

En el siguiente trabajo se determina el calor latente de fusión del hielo usando el método de las mezclas que se fundamenta en la utilización de un calorímetro adiabático, el cual es calibrado previamente. Este método consiste en mezclar dos sustancias a diferentes temperaturas de manera que así una ceda calor a la otra. El calor latente de una determinada sustancia es definido como la energía calorífica necesaria para que cierta mas de dicha sustancia cambie de estado [1]. Como en este caso se trata de una sustancia que pasa de una fase de congelamiento a una liquida se habla de calor latente de fusión.

En este caso la cantidad de calor que necesita la sustancia a utilizar (hielo) para cambiar de estado sólido a liquida se expresa así:

Q = m. Lf (1)

m es la masa de la sustancia y Lf su calor latente de fusión.

El calor recibido por el hielo se empleará en dos procesos: el hielo se fundirá a temperatura constante (0ºC), y el agua resultante de dicha fusión se calentará por encima de 0ºC hasta alcanzar la temperatura de equilibrio (Te) y para calcularlo se utiliza la siguiente ecuación:

Lf= (M. Ce + Ccal/ Mh) x (T1 – Te) - Ce.Te (2)

Donde M es la masa inicial del agua; Ce su calor especifico (1,0 cal/gºC), Ccal la capacidad calorífica del calorímetro que se obtiene con la calibración de éste; Mh la masa de hielo que se determina por la diferencia de volumen cuando el hielo funde; T1 temperatura inicial del agua y Te la temperatura de equilibrio luego de la mezcla.

Para calcular el equivalente en gramo del calorímetro o su capacidad calorífica se utiliza la ecuación:

Ccal = ((mc.Ce( Te – T1) / T2 – Te) – mf.Ce)) (3)

Mc es la masa de agua caliente; Ce el calor especifico del agua; Te temperatura de equilibrio; TI temperatura de agua caliente; T2 temperatura del agua fría y mf masa de agua fría.

Usando las ecuaciones anteriores se logro cumplir con el objetivo de la práctica que fue hallar el calor latente de fusión del hielo utilizando el método de las mezclas.

PARTE EXPERIMENTAL

Para realizar la experiencia se realizo la calibración del calorímetro, agregando 50 ml de agua a temperatura ambiente .medidos con un cilindro y se anoto la temperatura una vez estabilizada, luego se midieron 50 ml de agua caliente (65ºc) y se añadió al recipiente del calorímetro, se agito y se anoto su temperatura. En la calibración se trabajo con temperaturas entre 25 y 65ºC. Una vez calibrado el calorímetro se añadieron 50 ml de agua en el recipiente con una temperatura de 30 ºC y se agrego un cantidad de hielo picado para determinar su masa una vez fundido. Se trabajo con temperaturas entre 0,1 y 30 ºC aproximadamente y la experiencia se hizo por triplicado.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Tabla I: calibración del calorímetro

Masa agua fría (g) Masa agua caliente (g) Tf (ºC) Tc (ºC) T e(ºC) Ccal (cal/ºC)

50 50 24 64 41 17,647

Tabla II: masas y temperaturas del calor latente de fusión,

Experiencia # M a(g) Mh (g) Ta (ºC) Th (ºC) Te (ºC)

1 50 15 30 0,1 9,7

2 50 15 30 0,1 9,8

3 50 9 30 0,1 16

Tabla III: Resultados experimentales y teórico.

Experiencia # Calor latente experimental

( cal/g) Calor latente teórico( cal/g) Calor latente experimental ( J/g) Calor latente teórico( J/g) Entropía (J/K)

1 81,848 342,615 18,823

2 81,297 80 340,309 334 18,698

3 89,228 373,508

...