Reporte Práctica 8 PDF

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Profesora: Sac Nicté Gómez BarreraPráctica 8: Calor latente de fusión del hielo.(1)​ ​González Viniegra Alejandra (2) Juárez Valdespino Demián (3) Méndez Alvarez IanUniversidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química, LaboratorioI. Resumen.Con el siguiente experimento se nos permitirá determ...

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Grupo: 34 Profesora: Sac Nicté Gómez Barrera

Enero 15 2021

Práctica 8: Calor latente de fusión del hielo. (1) G  onzález Viniegra Alejandra (2) Juárez Valdespino Demián (3) Méndez Alvarez Ian

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química, Laboratorio

I.

Resumen.

Con el siguiente experimento se nos permitirá determinar el calor latente producido por la fusión del hielo en agua. II.

Introducción.

El calor es un mecanismo de transferencia de energía entre al menos dos sistemas en contacto que se encuentran a distintas temperaturas, además, es un fenómeno que sólo ocurre en las paredes del sistema. Existen dos tipos de calor: a) Sensible: Hablamos de calor sensible cuando a una sustancia se le suministra calor y esta aumenta su temperatura sin experimentar un cambio de fase. En otras palabras, el calor sensible es el calor cedido o absorbido en el sistema sin modificar su estado de agregación. El calor sensible depende de la naturaleza química de la sustancia. Y podemos representarlo con la siguiente ecuación:

Donde:

m= masa [g] c= capacidad térmica específica [cal/g °C] (delta)T= diferencia de temperaturas. b) Latente: Nos referimos al calor latente cuando al suministrarle calor a una sustancia, la sustancia SI experimenta un cambio de fase. En otras palabras, es el calor cedido o absorbido en el sistema para cambiar de fase pero sin modificar la temperatura, es decir, sucede a temperatura constante. Se representa ecuación:

con

la

siguiente

Donde: m= masa [g]

*(lambda) = calor latente de transición de fase [cal/g]. *Es

una propiedad intensiva y característica de una sustancia, la cual dependerá del tipo de transición de fase. Existe una convención de signos para el calor latente:

Grupo: 34 Profesora: Sac Nicté Gómez Barrera Al hablar de transiciones de fase presentes en la definición de calor latente, tenemos que saber que hay diferentes tipos de transición de fase:

Enero 15 2021 -(líquido-sólido): Solidificación.

-(vapor-líquido): Condensación.

-(vapor-sólido): Deposición. Figura 1. Tipos de transición de fase. Elaborada por el Dr. Hernández S.G.

El calor latente de la transición de fase depende de las fuerzas intermoleculares. Por ejemplo: En fusión, sólo hay una reconfiguración entre las interacciones de sus moléculas.

La expresión para calcular el calor latente de cualquier transición de fase es:

Las unidades más utilizadas son: En evaporación sucede un rompimiento de las interacciones moleculares por parte del líquido.

En sublimación se requiere una mayor cantidad de energía para romper las fuerzas intermoleculares en el sólido.

Por lo que podemos concluir lo siguiente:

La transferencia de calor se relaciona con la energía total de un sistema, el calor que absorbe o libera un sistema a temperatura y presión constantes se conoce como ENTALPÍA. El calor y la entalpía se relacionan con la siguiente expresión:

Donde:

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Qp= Calor en un proceso isobárico (P constante). H= Entalpía. -Termograma: Es una representación gráfica de la temperatura del sistema como función del calor suministrado.

Diagrama 1. Diagrama de flujo experimental.

Figura 2. Termograma. Elaborado por el Dr. Hernández S.G.

V. Análisis de resultados. Para la primera parte de la práctica calculamos la constante del calorímetro de la siguiente forma: Utilizamos los siguientes datos

El calor latente en este caso, sería del punto B-C y D-E porque es donde la temperatura se mantiene constante como lo dice su definición. III. Materiales y equipo. Se utilizará 1 frasco Dewar de 300 mL, 1 probeta de 250mL, 1 probeta de 100mL, 2 termómetros digitales, 1 balanza, 1 resistencia eléctrica, 1 vaso de precipitados de 600 mL, 1 vaso de precipitados de 250mL, 1 cronómetro, 1 vidrio de reloj y 1 guante; Como reactivos se utilizará agua y hielo. IV. Metodología.

Tabla 1. Datos para obtener la constante del calorímetro.

Con ellos se obtuvo la siguiente gráfica:

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Gráfica 1. T vs t para obtener la constante del calorímetro.

Con la anterior gráfica se obtuvo la pendiente m= -0.6206, con la cual se obtuvo la temperatura de equilibrio de esta forma: Teq = y = mx + b y= (-0.6206)(5) + 56.91

Tabla 2. Datos para la obtención del calor latente de fusión.

Con ellos se obtuvo la siguiente gráfica:

Teq= 53.80 °C Conociendo la Teq podemos obtener la K del calorímetro de la siguiente forma:

K= 592.6 [J/ºC] La segunda parte de la práctica primero obtuvimos la Teq del agua con el hielo con los siguientes datos

Gráfica 2. T vs t para obtener el calor latente de fusión del hielo.

Con la anterior gráfica se obtuvo la pendiente m= 0.2057, con la cual posteriormente se obtuvo la Teq de equilibrio entre el agua y el hielo. Teq = y = mx + b y= (-0.2057)(5) + 15.68 Teq= 15.94 Teniendo la Teq ahora procedimos a obtener el calor latente de la fusión del hielo con la siguiente fórmula.:

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Teq= 34.31 ºC Se obtuvo la constante del calorímetro

K= 0.095 J/ºC Simulador Se utilizó un simulador en el cual se obtuvo el calor latente de dos sustancias más.

Nuevamente se aplicó la fórmula de calor latente obteniendo lo siguiente.

La primera sustancia es etanol con los siguientes datos: m1(frío): 105 g T= 20ºC C= 2.46 J/gºC m2(caliente): 125 g T= 40ºC Teq= 30.87 ºC Primero obtuvimos la constante del calorímetro

K= -0.0226 [J/ªC] Ahora se volvió a aplicar la fórmula de calor latente obteniendo lo siguiente.

VI. Conclusión. Viendo los resultados, en el experimento realizado, al calcular el calor latente de fusión del hielo el resultado es positivo, lo que indica que se trató de un proceso endotérmico, es decir, el calor fue absorbido por el hielo. Por el contrario, en los experimentos realizados en el simulador con etanol y acetona respectivamente, el resultado del calor latente de fusión obtenido fue negativo, lo que indica que se trató de un proceso exotérmico, es decir, liberación de calor. VII. Referencias.

La segunda sustancia que se analizó fue acetona con los siguientes datos: m1(fría): 100 g T= 10ºC C= 2.44 J/gºC m2(caliente): 155 g T= 50ºC

González, S.G. (2020), Primera Ley de la Termodinámica y ecuación energética. CALOR SENSIBLE Y LATENTE . Recuperado el 12 de enero del 2021. González, S.G. (2020), Energía interna, Entalpía, Termofísica y

Grupo: 34 Profesora: Sac Nicté Gómez Barrera Termoquímica . Recuperado el 12 de enero del 2021. Fontal B., Reyes M., Bellandi F., Contreras R., y Romero I. Escuela Venezolana para la enseñanza de Química. (2005) Principios de Termoquímica. Recuperado del 12 de enero del 2021 en: http://www.saber.ula.ve/bitstream/hand le/123456789/16744/termoquimica.pdf ?sequence=1&isAllowed=y Simulador: https://media.pearsoncmg.com/bc/bc_ 0media_chem/chem_sim/calorimetry/C alor.php

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