Calor latente de vaporizacion PDF

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Calculo en laboratorio del Calor latente de vaporización...

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FALCULTAD DE INGENERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENERÍA QUÍMICA ESTUDIANTES: WILLIAM CUADRO SANTANA JOSUÉ RODAS HAZ JASON ARIAS ORTIZ CARLOS SILVA ARROYO ALBERTO CARPIO ESTEFANÍA TARIRA ANDREA ZURITA MATERIA: LABORATORIO DE FÍSICA (IQ-212) TEMA: CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN

CURSO: 2do. SEMESTRE

PARALELO: A

DOCENTE: Ing. TONY COLOMA

Objetivo: Determinar el calor de vaporización del agua en el laboratorio.

Resumen: El calor latente es cuando se aporta energía calorífica a un cuerpo, este no aumenta su temperatura, sino que esa energía se invierte en modificar las fuerzas que unen unas moléculas con otras, provocando que la materia cambie su estado de agregación. El calor latente de vaporización o de ebullición es el calor necesario para evaporar una sustancia en estado líquido (o condensar una sustancia en estado de vapor) se llama calor de ebullición o calor latente de ebullición o entalpía de ebullición, y se mide en las mismas unidades que el calor latente de fusión. Se denota por λe. La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. La ebullición es el proceso físico en el que la materia pasa a estado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión. Abstract: Latent heat is heat energy when it contributes to a body, it does not increase its temperature, but that energy is invested in modifying the forces that bind with other molecules, causing the material to change its state of aggregation. The latent heat of vaporization or boiling is the heat required to evaporate a liquid substance (or condense a substance in the vapor state) is called boiling heat or latent boiling or enthalpy of boiling heat, and is measured in the same units as the latent heat of fusion. It is denoted by λe. Evaporation is a physical process of slow and gradual transition from a liquid state to a gaseous state, having acquired sufficient energy to overcome the surface tension. Boiling is a physical process in which the gaseous material passes. It is performed when the temperature of the entire liquid equals the fluid boiling point at that pressure Marco teórico:

Calor latente: Un cuerpo sólido puede estar en equilibrio térmico con un líquido o un gas a cualquier temperatura, o que un líquido y un gas pueden estar en equilibrio térmico entre sí, en una amplia gama de temperaturas, ya que se trata de sustancias diferentes.*(1) Pero lo que es menos evidente es que dos fases o estados de agregación, distintas de una misma sustancia, puedan estar en equilibrio térmico entre sí en circunstancias apropiadas. En algunas circunstancias, cuando se aporta energía calorífica a un cuerpo, este no aumenta su temperatura, sino que esa energía se invierte en modificar las fuerzas que unen unas moléculas con otras, provocando que la materia cambie su estado de agregación. Los cambios de estado más corrientes son sólido ↔ líquido y líquido ↔ gas. Los cambios sólido ↔ gas son más raros y, en general, se producen en circunstancias no ordinarias. La materia se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Según las condiciones externas de presión y temperatura, un mismo cuerpo puede existir en cualquiera de ellos. Los cambios de estado se caracterizan por lo siguiente: »» No cambian la naturaleza de la sustancia. »» Se producen a temperatura constante para cada presión. »» 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 característicos de cada cambio de estado y de la naturaleza de la sustancia. La energía necesaria para que una sustancia cambie de estado es: Q=m•λ Donde m es la masa de la sustancia considerada y λ es una propiedad característica de cada sustancia, llamada calor latente.*(2) El calor latente se mide en J/kg en unidades del SI. La representación gráfica de la temperatura de un sistema físico en función del tiempo, cuando el sistema absorbe o libera un calor constante por unidad de tiempo, se llama gráfica de calentamiento o enfriamiento.

Calor latente de vaporización o de ebullición. De manera similar, un líquido y un vapor de una misma sustancia pueden estar en equilibrio térmico a una temperatura llamada punto de ebullición simbolizado por te.*(3) El calor necesario para evaporar una sustancia en estado líquido (o condensar una sustancia en estado de vapor) se llama calor de ebullición o calor latente de ebullición o entalpía de ebullición, y se mide en las mismas unidades que el calor latente de fusión. Se denota por λe. Lo contrario se denomina Calor latente de condensación. λf=Q/m despejando nos queda Q=m* λf λf Btu / lb ó Kcal/ kg Cal/ g Vaporización: Las moléculas del vapor formado sobre la superficie del líquido retornan a su al ser captadas por las moléculas de la superficie hasta que se alcanza el equilibrio. El vapor ejerce en este momento una presión sobre el líquido conocida como presión de vapor saturante. Para cada temperatura existe una determinada presión de vapor saturante. La presión de vapor aumenta con la temperatura. Cuando la formación de vapores tiene lugar en la atmósfera gaseosa recibe el nombre de evaporación. Las moléculas de la superficie de un líquido, debido a la energía cinética que poseen, pueden escapar del líquido penetrando en el espacio que se halla sobre él. No todas consiguen escapar, sólo aquellas que poseen suficiente energía cinética. Este fenómeno se conoce con el nombre de vaporización La ebullición es una forma especial de vaporización en la que no sólo se desprenden moléculas de la superficie sino también del interior del líquido. Un líquido ebulle o hierve a aquella temperatura en que su presión de vapor saturante es igual a la atmosférica; en consecuencia, un aumento de presión exterior trae consigo una elevación del punto de ebullición. Palabras claves: Calor latente.-Marco teórico, párrafo 1. Calor latente de vaporización.- Marco teórico, concepto de calor latente de vaporización Vaporización.- Marco teórico, concepto de lo que es vaporización.

. Materiales: -220 ml de agua -Termómetro de mercurio -Cronómetro digital -Balanza -Pinza -Soporte -Vaso de precipitación Procedimiento: -Seleccionamos los materiales y armamos el equipo que utilizaremos en la práctica. -Vertimos el agua dentro del vaso de precipitación y posteriormente lo pesamos. -Procedemos a medir la temperatura incial del agua. -Encendemos la parilla y la mantendremos en una potencia constante. -Procedemos a calentar la masa de agua hasta llegar la temperatura de 90ºC y medimos el tiempo en que tardó en llegar a esa temperatura y esta será nuestra t1. -Después de obtener el valor t1 se deja alcanzar la ebullición completa y se deja durante unos 10 o 15 min manteniendo la potencia de la placa constante. -El tiempo trascurrido desde t1 hasta que quitemos el matraz de la fuente de calor será t2. Durante este tiempo t2 se evapora una parte m del agua. -Una vez obtenido el t2, quitamos el matraz de la placa y procedemos a pesar con el agua restante, por diferencia con la masa inicial de agua, podemos obtener el valor m de la masa de agua evaporada. -Una vez obtenido todos los valores experimentales procedemos a realizar los cálculos correspondientes.

Cálculos: m1=220g T1=24ºC t1=4.91minutos*60 294.6s m2=161g Te=99.5ºC t2=10.65 minutos*60 639s ce=4190

J 1 cal 1 Kg = 1cal/gºC * * Kg º c 4184 J 1000 g

Cálculo del calor 1: Q1=m1*ce(T2- T1) Q1=220g*1cal/gºC(99.5ºC-24ºC) Q1=16610cal

Cálculo de la potencia: P=

Q1 t1

P=

16610 cal 294.6 s

= 56.3815cal/s

Cálculo del calor 2: Q2=P*t2 Q2=56.3815cal/s*639s Q2=36027.77cal

Cálculo del calor latente de vaporización:

Lv =

P∗t 2−m 1∗ce ( T e −90) m

56.3815 cal g∗1 cal ºc (99.5 ºc−90 ºc ) ∗639 s−220 g s Lv = 59 g

Lv =575.2 cal/g % de error=

Valor mayor−Valor menor ∗100 Valor mayor

% de error=

575.2 −540 ∗100 575.2

% de error= 6.1%

Conclusiones: - La evaporación se presentó en casi todo el proceso, en cambio la ebullición estuvo cuando la temperatura fue la suficiente como para que las moléculas de agua rompan la fuerza de cohesión y la presión se iguale con la de la atmosfera. - Una de las propiedades más importantes para determinar el calor latente de vaporización es la temperatura, ya que sin ella no sería posible determinar esta propiedad física - El agua ebulle con rapidez dependiendo de la velocidad a la que se le esté suministrando calor. -A medida que el agua pasaba más tiempo en la parrilla, ésta iba perdiendo masa debido a que parte del agua se va convirtiendo en vapor. - La temperatura de equilibrio fue 99.5 °C, no llegó a los 100 °C debido a la presión en la que nos encontrábamos en el laboratorio.

Recomendaciones: -Al momento de medir la temperatura se recomienda que 2 personas tomen el tiempo para mayor seguridad. -Es recomendable encender la parrilla eléctrica durante 5 o 10 minutos antes de poner el vaso de precipitación con el agua. -Se recomienda sujetar bien el termómetro y con cuidado porque podría romperse durante la práctica. -Antes de pesar la cantidad inicial de agua, se recomienda tener la balanza completamente equilibrada. - Después de que se haya retirado el vaso de precipitación con agua de la parrilla eléctrica y se valla a pesar para ver la cantidad de masa que se evaporó, esperar un momento hasta que deje de salir vapor para tomar correctamente la medida de masa evaporada.

Referencias: fidena, b. (13 de junio de 2014). http://www.fidena.edu.mx. Obtenido de http://www.fidena.edu.mx: http://www.fidena.edu.mx/biblioteca/LibrosMaquinas/libros%20curricula/5o. %20semestre/Mecanica%20de%20Fluidos/Mecanica%20de%20Fluidos/tension %20superficial.pdf

larrucea, j. (20 de mayo de 2014). wikipedia. Obtenido de wikipedia: file:///E:/Historial%20de %20%C2%ABCalor%20latente%C2%BB%20-%20Wikipedia,%20la%20enciclopedia %20libre.htm Rodríguez, J. (13 de julio de 2014). Wikipedia .

Webgrafía:

www.Historial%20de%20%C2%ABCalor%20latente%C2%BB%20%20Wikipedia,%20la%20enciclopedia%20libre.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/permot3.html http//es.wikipedia.org/wiki/capacidad_calorifica.html...