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PRCTICA NMERO 5

CALOR DE FUSIN DEL HIELO

I. ObjetivoDeterminar el calor de fusin del hielo, conociendo el calor especfico del agua.

II. Material1. Calormetro.2. Un termmetro.

3. Trozos de hielo.

4. Mechero de Bunsen y accesorios.

5. Un vaso de precipitado de 200 ml.6. Balanza de 0.1 g.

III. IntroduccinCuando se suministra energa en forma de calor a un cuerpo, a presin constante, el resultado esun incremento de la temperatura del cuerpo. En ocasiones el cuerpo puede absorber grandes

cantidades de calor sin variar su temperatura, esto ocurre durante un cambio de fase, es decir,

cuando la condicin fsica de la sustancia est variando de un estado de agregacin a otro (porejemplo, de slido a lquido).

Se necesita una cantidad especfica de energa para el cambio de fase de una cantidad

determinada de sustancia, esto lo expresamos como:

fmLQ =

As (calor latente de fusin) es la cantidad de energa en forma de calor (en caloras) que se

requieren para fundir una masa de sustancia cuando sta se encuentra en su punto de fusin.

fL

m

Para el caso particular del agua, si inicialmente la tenemos en la fase slida (hielo) a y

le transferimos energa en forma de calor, primeramente su temperatura cambiar de a

, despus se transformar de hielo a agua lquida, sin sufrir cambios en su temperatura.

Co10

Co10

Co0

Si inicialmente tenemos una masa de hielo a y en el calormetro de masa tenemos

una masa de agua a una temperatura inicial, al introducir el hielo en el calormetro setiene que la energa que absorbe el hielo es igual a la energa que cede el calormetro mas la

energa que cede el agua lquida, es decir,

3m Co0

1m

2m 1T

)( ach QQQ += la cual puede escribirse como:

)]()([ 12113 TTcmTTcmLm fafcf +=

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De esta expresin podemos despejar al calor latente de fusin, el cual queda como:

3

211 ))((

m

cmcmTTL

acf

f

+

=

Aqu es el calor especfico del aluminio, es el calorespecfico del agua y es la temperatura final de equilibrio.

CgCalc

o

c /22.0=

CgCalc

o

a /0.1=

fT

IV. Procedimiento1. En un calormetro de doble vaso de aluminio medir la masa del vaso interior ( ).1m

2. Medir la masa del calormetro, con tapadera y termmetro.

3. Calentar alrededor de 150 ml de agua hasta una temperatura entre 40 y 50 C.4. Verter el agua en el calormetro y colocar la tapadera con el termmetro.

5. Medir la masa total que incluir: El calormetro con su tapadera, el agua y el termmetro.

6. Con las masas medidas en los pasos 2 y 5, obtener la masa de agua dentro del calormetro( ).2m

7. Colocar trozos de hielo sobre una servilleta para cerciorarse de que stos empiezan a mojarla

por la fusin de los mismos. Esto asegurar que los trozos de hielo se encuentran en el punto

de fusin y que por lo tanto su temperatura es de cero grados Celsius.

8. Medir la temperatura del agua en el calormetro ( ).1T

9. Introducir los trozos de hielo en el calormetro y medir la masa total que incluir: Elcalormetro con su tapadera, el agua, el termmetro y el hielo.

10. Con las masas medidas en los puntos 5 y 9, determine la masa de hielo que deposit en el

calormetro ( ).3m

11. Agite con el termmetro el agua del calormetro (sin quitar la tapadera) para que todo el

hielo se funda hasta alcanzar la temperatura final de equilibrio.12. Verificar que se ha alcanzado el equilibrio trmico por medio del termmetro, el cual deber

marcar una temperatura constante ( ).fT

13. Vaciar el calormetro, secar todas las partes y volver a repetir el procedimiento al menos unavez, a partir del paso 2.

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V. Actividades a realizar1. A partir de los datos obtenidos, calcular el calor de fusin del hielo. Estos datos son:

la masa del vaso interior del calormetro ( ).1m

la masa de agua ( )2m

la temperatura inicial del agua y del vaso interior de aluminio ( ).1T

la masa de hielo ( ), con su correspondiente temperatura inicial, que es cero grados

Celsius.

3m

la temperatura final de equilibrio ( ).fT

2. Es importante que para calcular el calor de fusin del hielo, se determine:

los cambios o transformaciones que se efectuaron en .321, mymm

cmo se llevaron a cabo las transferencias de energa en forma de calor.

3. Con los datos obtenidos en la(s) repeticin(e)s del experimento, se deber reportar losvalores del calor de fusin del hielo y con ellos, obtener:

su valor promedio,

su desviacin promedio y

el error porcentual.

m1 =Corrida m2 m3 T1 Tf L L

=fL

=fL

=p

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VI. Consultas y preguntas1. Consultar en Internet una simulacin sobre la solidificacin de agua en:

http://charm.cs.uiuc.edu/users/olawlor/projects/demos/demo8/demo.html2. Consultar en Internet, cmo es el cambio de la temperatura con el tiempo para los diferentes

cambios de fase:

http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Thermochem/Time-Temperature-Graph.html3. Cul es el error porcentual obtenido en la medicin del calor de fusin del hielo? Cules

son las fuentes principales de error en el experimento? Sea claro y concreto al identificar

esas fuentes.

4. Cmo es el valor promedio obtenido, comparado al valor conocido del calor de fusin delhielo?

5. La ltima expresin de la introduccin, toma en cuenta que la temperatura inicial del hielo es

En qu forma cambia sta si el hielo inicialmente est a -5 C?Co

0

6. Por qu se tiene que tomar en cuenta al vaso interior del calormetro?7. Cunta energa en forma de calor se necesita transferirle a 1.0 gramo de hielo para fundirse?

8. Cunta energa en forma de calor se necesita transferirle a 1.0 gramo de agua para elevar su

temperatura en 1 C?9. Por qu requiere transferirle tanta energa en forma de calor a 1.0 gramo de hielo para

fundirse, comparndolo con la energa que requiere 1.0 g de agua para elevar su temperatura

en 1 grado Celsius?

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http://charm.cs.uiuc.edu/users/olawlor/projects/demos/demo8/demo.htmlhttp://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Thermochem/Time-Temperature-Graph.htmlhttp://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Thermochem/Time-Temperature-Graph.htmlhttp://charm.cs.uiuc.edu/users/olawlor/projects/demos/demo8/demo.html