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OBJETIVO En este objeto de aprendizaje se va a tratar el concepto de calor latente de una sustancia. Se sentarán los fundamentos de dicho concepto, y se describirá el denominado método de las mezclas. Este método es un procedimiento sencillo e intuitivo que permite EEFQ / CSLACC1 / 00determinar el calor latente de una sustancia. Tras la exposición de su fundamento teórico, se describirá paso por paso el modo de operación en el laboratorio. CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO FUNDAMENTO El calor latente de una sustancia se define como la energía calorífica necesaria para que cierta masa de esa sustancia cambie de estado [1]. Si la sustancia se encuentra inicialmente en estado sólido y pasa a líquido, se hablaría de calor latente de fusión (Lf), en el caso de pasar de líquido a gas se trataría de calor latente de vaporización, y para la transición de sólido a gas se tendría el calor latente de sublimación. El cambio de estado de una sustancia no supone ningún cambio de temperatura. Por ejemplo, a presión atmosférica, se puede calentar agua líquida hasta los 100ºC. Una vez alcanzada esta temperatura, si se sigue suministrando calor éste será invertido en el cambio de estado de la sustancia, que ocurrirá a temperatura constante. En otras palabras, se pasará de agua líquida a 100ºC a vapor de agua a 100ºC. Como puede deducirse fácilmente de la definición, las dimensiones del calor latente de una sustancia son:

Masa Energía Las unidades en el numerador son normalmente julios o calorías. La equivalencia entre ambas es 1cal = 4.18J [2] Para un caso concreto de cambio de estado (fusión), el flujo de calor (Qf) que debe recibir una cierta masa (m) de una sustancia para cambiar de estado (pasar de sólido a líquido) se calcularía como: Qf = m*Lf Si se quisiera determinar el calor latente de fusión del hielo utilizando el método de las mezclas, sería necesario mezclarlo con una sustancia caliente de calor específico conocido. El calor específico (c) de una sustancia se define como la energía calorífica necesaria para que una cierta masa de esa sustancia eleve su temperatura en un cierto incremento de temperatura [3] . Así pues, las dimensiones de esta magnitud son :

Energía masa * incrementoT

Las unidades en el numerador son normalmente julios o calorías. La equivalencia entre ambas es 1cal = 4.18J. Las unidades de incremento de temperatura pueden ser, indistintamente, ºC o K, ya que un aumento de temperatura de 1ºC equivale a un aumento de temperatura de 1K. El flujo de calor que debe recibir una cierta masa de un fluido para aumentar su temperatura en un cierto incremento de T se calcularía según la siguiente ecuación: Q = m⋅c ⋅∆T Donde: Q es el flujo de calor m es la masa de sustancia ∆T es el incremento de temperatura que sufre esa sustancia FECHA INICIO: FECHA FINALIZACIÓN: TIEMPO EMPLEADO CONTROLADA: La misma ecuación se utilizaría para calcular el flujo de calor desprendido por una (HORAS) SI [ ] / NO [ } cierta masa de una sustancia que se enfría.

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No fueron necesarios realizar cálculos previos , para realizar la practica

PROCEDIMIENTO • • • • • •

Medimos 100 ml de agua con una probeta. Los echamos a continuación a un erlenmeyer. Calentamos el erlenmeyer con agua , hasta 40-50ºC en una placa calefactora. Cuando ya tengamos el agua estabilizada en esa temperatura, medimos una masa de hielo en concreto, y la anotamos Echamos el agua caliente en el calorímetro, ya medida la temperatura y el hielo pesado, y anotamos la temperatura final de equilibrio, siendo la temperatura de agua + hielo. Anotamos los valores obtenidos y hacemos las determinaciones necesarias para obtener unos resultados que tenga bastante repetitividad entre ellos.

ESQUEMA DEL PROCEDIMIENTO

Medimos 100 ml de agua destilada

Que pasamos a un vaso de precipitados y ponemos a calentar hasta que el agua llegue a 40-50ºC

Echamos el agua caliente en el calorimetro

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Pesamos la masa de hielo y la echamos en el calorímetro

Dentro del calorímetro obtendremos la suma de la masa de agua caliente + la masa de hielo, obteniendo la temperatura final de equilibrio y así poder determinar el calor latente de fusión del hielo. Midiendo todas las temperaturas necesarias para obtener los resultados del calor latente de fusión del hielo con un termómetro digital.

DATOS EXPERIMENTALES

MH

Masa del hielo

MED1 54.52g

MED2 48.45g

MED3 45.93g

X X

X X

MA

Masa del agua fría

100g

100g

100g

X

X

T1

Temperatura inicial del agua

43.0ºC

40.4ºC

40.4ºC

X

X

T2

Temperatura final del agua

6.7ºC

7ºC

8.6ºC

X

X

T1-T2

Cambio de temperatura del agua

36.3ºC

33.4ºC

31.8ºC

X

X

CA

Calor especifico del agua

1cal/ºC

1cal/ºC

1cal/ºC

X

X

K

Capacidad calorífica del calorímetro

23.3cal/ºC

23.3cal/ºC

23.3cal/ºC

PROM

L

Calor latente de fusión del hielo

82.09

84.99

85.16

84.08

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K (T2 − T1 ) + m A c A (T2 − T1 ) + m H L = 0 ⇔ L = ( K + m A c A ) * (T1 − T2 ) / m H

1ºDeterminación

L = ( K + m A c A ) * (T1 − T2 ) / m H ⇔ L = (23.3 + 100 * 1) * (43.0 − 6.7) * 54.52 ⇔ L = 82.09 2ºDeterminación

L = ( K + m A c A ) * (T1 − T2 ) / m H ⇔ L = (23.3 + 100 * 1) * ( 40.4. − 7) * 48.45 ⇔ L = 84.99 3ºDeterminación

L = ( K + m A c A ) * (T1 − T2 ) / m H ⇔ L = (23.3 + 100 * 1) * (40.4 − 8.6) * 45.93 ⇔ L = 85.16

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Respecto a los valores obtenidos , podemos decir , que son valores bastante precisos , ya que tienen bastante proximidades entre si los valores obtenidos. CONCLUSIONES Realizamos la practica con bastante eficacia , ya que se aproxima el valor obtenido al valor real OBSERVACIONES Las condiciones en las que realizamos la práctica no son las mejores dentro del laboratorio, como siempre cometeremos algún error , ya que se sumaran todos los errores de los instrumentos utilizados en la práctica , que provocara menos exactitud en el valor obtenido. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente http://es.wikipedia.org/wiki/Caloria http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfic http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADmetro ANEXOS TIEMPO EMPLEADO (HORAS)

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