ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B

Profesor:

Ing. Bolívar Flores

Título de la práctica:

Calor Específico de los Sólidos

Nombre:

Nelson Chiriboga Cedeño

Fecha de entrega del informe:

Martes, 11 de enero del 2011

Paralelo:

5

Año:

2010-2011

RESUMEN

En la práctica correspondiente calor latente nos centraremos en determinar los calores respectivos para el agua en la transición de hiela a liquido y, de liquido a gas. Sin embargo antes de comenzar la práctica, entregaremos un experimento que nos encomendó el ingeniero. El buzo de Descartes fue una tarea para las vacaciones. Después de eso, desarrollamos la práctica con normalidad después de seguir cuidadosamente las instrucciones del profesor. En esta practica nos apoyaremos en la formula Q=mL, para obtener lo que se desea.

OBJETIVOS

Determinar el calor latente de fusión del hielo y el calor latente de condensación del agua sin termómetro y sin balanza.

INTRODUCCIÓN

Concepto de temperatura

La temperatura es la sensación física que nos produce un cuerpo cuando entramos en contacto con él.Observamos cambios en los cuerpos cuando cambian su temperatura, por ejemplo, la dilatación que experimenta un cuerpo cuando incrementa su temperatura. Esta propiedad se usa para medir la temperatura de un sistema. Pensemos en los termómetros que consisten en un pequeño depósito de mercurio que asciende por un capilar a medida que se incrementa la temperatura.

Concepto de calor

Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos cuerpos están a la misma temperatura. Un fenómeno físico análogo son los vasos comunicantes.Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB.Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A. En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

CALOR LATENTEEl calor de cambio de estado es la energía requerida por una sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.Antiguamente se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de fusión o de vaporización. Latente en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0°C (temperatura

de cambio de fase), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo.Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua.Esta cualidad se utiliza en la cocina, en refrigeración, en bombas de calor y es el principio por el que el sudor enfría el cuerpo.

CALOR LATENTE DE ALGUNAS SUSTANCIAS

Agua:

de fusión: 333,9 kJ/kg (79,9 kcal/kg) a 0 ºC;

de vaporización: 2253 kJ/kg (539 kcal/kg) a 100 ºC.

Amoníaco:

de fusión: 753 kJ/kg (180 kcal/kg) a -77,73 °C;

de vaporización: 1369 kJ/kg (327 kcal/kg) a -33,34 °C.

Cuando se da el calor latente de cambio de estado, es necesario dar también la temperatura a la que se produce, porque, en menor cantidad, también hay evaporación o fusión a otras temperaturas (por ejemplo, la evaporación del sudor en la piel ocurre a temperaturas inferiores a 100 ºC), con valores distintos de calor latente.El agua tiene un calor de vaporización alto ya que, para romper los puentes de hidrógeno que enlazan las moléculas, es necesario suministrar mucha energía; también tiene un calor de fusión alto. Una de las ventajas del elevado calor de vaporización del agua es que permite a determinados organismos disminuir su temperatura corporal. Esta refrigeración es debida a que, para evaporarse, el agua de la piel (por ejemplo, el sudor) absorbe energía en forma de calor del cuerpo, lo que hace disminuir la temperatura superficial.

CAMBIOS DE ESTADO

Q = mL

Donde L es el calor de fusión o de evaporación y m es la masa que cambia de estado.

PROCEDIMIENTO

Medición del calor de fusión del hielo

Para este y el siguiente experimento, se debe congelar una lata medio llena de agua.

Se debe a poner a hervir agua (temperatura t de 92 a 100°C).

Con una jeringa retirar una cantidad de masa M de agua hirviendo y verterla dentro de la lata con hielo (antes de esta operación vaciar toda el agua que haya).

Después de algunos segundos, verter el agua que hay en la lata en un recipiente y medir su volumen (con la jeringa), lo que nos da la masa total M'. Por tanto, la masa de hielo fundido es m = M" - M. Si L es el calor de fusión del hielo, se tiene:

M (t - 0) = m L

Medición del calor de condensación del agua

Poner a hervir el agua del generador. Cuando haya abundancia de vapor (temperatura t de 92 a 100°C), colocar el extremo del tubo dentro de una lata vacía, situada en agua fría, y empezar a cronometrar. Después de cierto tiempo (1 minuto, por ejemplo) se retira el tubo, y con una jeringa se mide el volumen del agua, de masa M.

Colocar el tubo de vapor dentro de la lata con hielo (antes de esta operación vaciar toda el agua que haya) y esperar el mismo tiempo anterior (esto nos garantiza la misma cantidad de vapor).

Después de algunos segundos, verter toda el agua en un recipiente y medir su volumen, de masa M'. La masa de hielo fundido es, por tanto, m = M' - M. Si L es el calor latente de condensación, se tiene:

ML + M (t - 0) = m 80

RESULTADOS

1. Observaciones y datos.a. Medición del calor de fusión del hielo.b. Complete la tabla de datos.

M 5 cm³M' 12 cm³m 7 cm³

c. Obtenga el calor de fusión del hielo.

MC H2O∆T +MC Lf=0 CLf=Mtm

(5 gr )(0−100° C)+7CLf=0 δC Lf=| tm δM|+|Mm δt|+|Mtm2 δm|(5 gr )(0−100° C)+7 gr (CLf )=0 δC Lf=

10070.5+ 5

71+ 500

490.5

−500=−7CLf δC Lf=7.1+0.7+5.1

CLf=5007

=71.43 δC Lf=12.9

CLf=(71.43±12.9) calgr

d. Medición del calor de condensación del agua.e. Complete la tabla de datos.

M 2,8 cm³M' 28 cm³m 25,2 cm³

f. Obtenga el calor de condensación del agua.

−CLcM+MC e∆T +M 80=0 CLf=80m−MtM

−CLc(2.8 gr )+2.8gr (1)(0−100 °C )+25.2gr (80)=0

δC Lf=|80−MtM |δm+|80m−tM 2 |δM+|80m−M

M |δt−CLc (2.8gr )−280+2016=0 δC Lf=35.7+82.2+¿71.9

−CLc (2.8gr )=−1736 δC Lf=189.8

CLf=17362.8

=620

CLf=(620±189.8) calgr

2. Análisis.a. Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental del calor de

fusión del hielo. Utilice la diferencia % = (teo – Exp) ( 100%)/teo

|VT F−VEFVT F |∗100=¿

|80−71.4380 |∗100=10.71%b. Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental del calor de

condensación del agua. Utilice la diferencia % = (Teo - Exp)(100%)/Teo.

|VTC−VECVTC |∗100=¿

|540−620540 |∗100=14.81%

c. ¿Qué es más probable que provoque una seria quemadura: agua líquida a 100"C o una masa igual de vapor a 100°C? Explique.Debido a que las moléculas del vapor de agua tienen mas energía que las del agua en estado líquido, este vapor nos causará mas daño que el agua hirviendo, si bien los dos están a temperaturas iguales.

FOTOS PRÁCTICA

CONCLUSIONES:

Las conclusiones que nos dejó esta práctica fueron: la obtención de un porcentaje de error aceptable, el profesor nos dio un rango de hasta 15% en los errores de cada calor latente. Un 10.71% en el calor latente de fusión del hielo y un 14.81% el calor latente de condensación del agua. Una de las probables causas de estos porcentajes puede ser la pérdida de energía y calor en el ambiente, esto debido a la lentitud al realizar el procedimiento. Pero los errores son dentro de una margen aceptable. También resolvimos ciertas dudas sobre los calores latentes y aterrizamos lo visto en clase.

BIBLIOGRAFIA:

Guía de Laboratorio de Física B.

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente