CAMBIO DE ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO

(CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO)

Objetivos

Determinar el calor latente de fusión del hielo.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Primera parte

Determinación de la capacidad térmica o constante del calorímetro.

a) DETERMINAR LA CAPACIDAD TERMICA DEL CALORIMETRO O

CONSTANTE DEL CALORIMETRRO POR EL METODO DE LAS MEZCLAS

Visto en la práctica de Equivalente calor trabajo

Segunda parte

Determinación de la variación de entalpía de fusión del hielo o calor latente de fusión

del hielo.

a) Colocar en un frasco Dewar 175 mL de agua no destilada y verificar que su

temperatura sea aproximadamente 6 °C superior a la temperatura ambiente.

Tapar e iniciar el registro de temperatura cada 30 segundos durante 5

minutos (equilibrio térmico).

b) Tarar en la balanza un vidrio de reloj. Pesar aproximadamente 25 g de hielo

que ha sido secado previamente con una servilleta de papel y colocarlo

rápidamente en el frasco Dewar al minuto 5.

c) Agitar constantemente y registrar la temperatura cada 15 segundos hasta

llegar a una temperatura mínima. Proseguir con las lecturas cada 30

segundos durante 5 minutos más.

Datos

Formulas

𝑲 =(𝒎𝑯𝟐𝑶× 𝑪𝑯𝟐𝑶) × (𝑻𝒄 − 𝑻𝒆𝒒)

(𝑻𝒄 − 𝑻𝒇)

𝝀 =((𝒎𝑯𝟐𝑶× 𝑪𝑯𝟐𝑶)(𝑻𝒇 − 𝑻𝒆𝒒)) + 𝑲(𝑻𝒇 − 𝑻𝒆𝒒)

𝒎𝒊− 𝑪(𝑻𝒆𝒒 − 𝟎)

Tabla 1

Determinación constante del Dewar

masa H2O fria [mf]

masa H2O caliente [mc]

T. H2O fria [Tf]

T. H2O caliente [Tc]

T. H2O equilibrio [Te]

100 100 22 79 65

K 49.12280702 cal/°C [CH2O] 1 cal/g°C

Tabla 2

Determinación del calor latente

masa H2O 6 °C arriba Tamb

175 g Calor latente de

fusión H2O

80 cal/g

masa Hielo 26.88 g K 49.122807 cal/°C

Tamb 21 °C λ 70.4507127 cal/g

%Error -11.93660

Datos H2O en Dewar Datos H2O + Hielo en Dewar

Tiempo [s] T [°C] Tiempo [s] T [°C]

0 33.6 0 30.8

30 33.6 30 22

60 33.6 60 21.2

90 33.6 90 21.4

120 33.6 120 21.5

150 33.5 150 21.6

180 33.4 180 21.7

210 33.3 210 21.8

240 33.2 240 21.9

270 33.2 270 21.9

300 33.2 300 21.2

Graficas.

Gráfica 1.

Gráfica 2.

33.15

33.2

33.25

33.3

33.35

33.4

33.45

33.5

33.55

33.6

33.65

0 50 100 150 200 250 300 350

Te

mp

era

tura

°C

Tiempo en segundos

Agua

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200 250 300 350

Te

mp

era

tura

°C

Tiempo en segundos

Agua+Hielo

Análisis de resultados.

El calor latente del hielo puede ser observado en las gráficas viendo como el agua

al llegar al equilibrio se tarda más en hacer el cambio de temperatura y en llegar a

un equilibrio térmico, y al experimento donde agregamos hielo podemos observar

como hay un descenso de la temperatura mayo con respecto al experimento

anterior esta es la variación de la entalpia genera por el calor que absorbe el hielo.

Conclusiones.

Se comprendió el efecto del calor latente o variación de la entalpia del hielo y

como esto afecta el equilibrio térmico, ya que como la temperatura de fusión es

menor a la del estado líquido al estar ambos en contado buscaran un nuevo

equilibrio en donde el hielo absorbería temperatura del agua para poder pasar al

estado liquido.

ACTIVIDADES SUGERIDAS PARA COMPLEMENTAR EL TEMA DE ENTALPIA

DE FUSION DEL HIELO.

1. Es posible mantener alimentos relativamente fríos sin utilizar un refrigerador,

envolviéndolos con una toalla empapada en agua fría. ¿Por qué funciona

este procedimiento?

Si, ya que por la ley cero todos los cuerpos en contacto buscan estar en

equilibrio térmico lo cual hace que la temperatura de los alimentos baja.

2. El hielo seco (anhídrido carbónico), el alcanfor y el yodo pasan directamente

del estado sólido al gaseoso (se subliman). ¿Estos cuerpos, absorben o

ceden calor en dicho proceso?

Absorben calor del medio para poder sublimar.

3. Un trozo de hielo a cero grados Celsius funde en un vaso de vidrio. ¿Cuál es

la temperatura de la mezcla de hielo-agua cuando el hielo está (a) a medio

fundir, (b) fundido en un 90%?

Están a la misma temperatura ya que como ambos sistemas coexisten en el

mismo sistema no hay un cambio te temperatura.

4. Una persona que usa lentes observa que se empañan cuando en un día frío

pasa de una habitación caliente al exterior. ¿Por qué?

Ya que en la habitación caliente los lentes están en equilibrio térmico con la

habitación y al salir transmiten calor con el aire frio para buscar un nuevo

equilibrio y empañando los lentes.

Problemario

1. Se coloca la misma cantidad de agua a 60 °C en dos recipientes adiabáticos.

Se añade un poco de hielo a uno de ellos e igual masa de agua a 0 °C al otro.

¿Cuál de las dos mezclas alcanzará menor temperatura? ¿Por qué?

A el que se le agregue hielo llegara a una menor temperatura ya que para

pasar del solido al líquido se requiere calor la cual es tomada del agua.

2. Se suministran 2880 Btu a 30 lb de hielo a 32 °F. ¿Cuánto hielo queda sin

fundir?

3. Se coloca un cubo de hielo a 0 °C en 500 g de agua a 60 °C. La temperatura

final es de 18 °C. ¿Cuál era la masa del cubo de hielo?

4. Una muestra de 15 cm 3 de cierto líquido se calienta y la variación de la

temperatura en función del tiempo se representa en la figura 1.

Si se calienta el doble de volumen (30 cm)³ del mismo líquido, ¿cuál de los

siguientes gráficos de calentamiento se obtendrá?