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• VICTORIA TOLEDO

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES DE CUAUTITLÁN

Laboratorio de Fisicoquímica II Licenciatura en química Clave 1327

Semestre 2020-1

Grupo 1301A

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.- 5 Entalpía de fusión. Profesores: I. Q. Guillermo Martínez Morua Q. F. B. Manuel Paz EQUIPO 2 Integrantes: ●

​Álvarez Cuéllar Daniela Giselle

●

​González Romero Luis Antonio

● Labrada Barcenas Diego Antonio ●

​Portillo Sandoval Byron Moyses

● Zárate Toledo Victoria

ACTIVIDAD EXPERIEMNTAL No.- 5 ENTALPÍA DE FUSIÓN Podemos imaginar un sistema formado por un solo componente y dos fases, por ejemplo, un trozo de hielo flotando en una cierta cantidad de agua líquida, dicho sistema tendrá sólo un grado de libertad, de acuerdo a la regla de las fases de Gibbs, esto significa que para describir un estado intensivo sólo requerimos definir una variable intensiva, ya sea T o P. En un equilibrio sólido-líquido, podemos por ejemplo, modificar la temperatura a la que están en equilibrio las fases, pero una vez elegida la temperatura, la presión quedará fija. Ese punto caracterizado por la temperatura y la presión se llama punto de fusión. Una sucesión de puntos de fusión forman una línea de transición sólido-líquido o simplemente línea de fusión, a lo largo de esta línea coexisten en equilibrio ambas fases. En el caso del agua la línea de fusión va desde 273.16K y 611Pa que es el punto triple (hielo I-líquido- gas), hasta 251.15K y 207.5MPa que corresponde al punto triple (hielo I-hielo III-líquido). Una transición de fase ocurre por una transferencia de calor entre el sistema y los alrededores, pero sin movernos de la línea de transición, así un cambio de fase ocurre a temperatura y presión constante y suele ir acompañado por cambios en distintas propiedades, como por ejemplo el volumen, la entropía, y en especial estamos interesados en el cambio de entalpía, al que algunas veces se le llama calor latente, que es igual a la transferencia de calor que mencionamos arriba. OBJETIVOS 1. Determinar el cambio de entalpía de fusión para el agua. MATERIAL, EQUIPO Y REACTIVOS MATERIAL 1 Frasco Dewar 1 Soportes universales 1 Aro de metal 1 Termómetro de precisión de 0 a 100 °C 1 Probeta de 100 mL. 1 Agitador de vidrio 1 Agitador magnético 1 Probeta graduada de 10 mL.

EQUIPO

REACTIVOS Hielo

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

RESULTADOS

V​H​2​O,T​baja ​/ mL

V​H​2​O,T​alta ​/ mL

T​H​ O,T​ / °C

T​H​2​O,T​alta ​/ °C

T​eq ​/°C

100 ml

100 ml

19 ºC

48 ºC

29 ºC

2​

baja ​

V​H​2​O ​/mL m​hielo ​/ g

T​H​ O ​/°C

T​hielo ​/°C

T​eq ​/°C

100 ml

38 ºC

-4 ºC

18 ºC

21,65 g

2​

ANÁLISIS DE RESULTADOS 1. Busque en la literatura la densidad del agua a todas las temperaturas a las que se trabajo, así como el Cp​H​2​O ​.

Cp

kJ K *Kg

Temperatura (°C)

Densidad (g/ml)

-4

0.9170

1.960

18

0.9986

4.183

19

0.9984

4.182

29

0.9960

4.179

38

0.9930

4.178

48

0.9889

4.180

2. Con los datos anteriores y los registrados experimentalmente, determine la constante del calorímetro (Considerar el Cp​H2​ ​O ​del agua constante). K=

−C agua (magua f ría ΔT agua f ría +magua caliente ΔT agua caliente ) ΔT agua f ría

Cp​H​2​O​= 4.182 kJ/Kkg

magua f ría = (100 mL)(0.9984 g/mL)(1kg/1000g) = 0.09984g ΔT​agua fría​= 302.15K-292.15K= 10K magua caliente = (100 mL)(0.9889 g/mL)(1kg/1000g) = 0.09889g ΔT​agua caliente​=292.15°C-321.15°C= -29K K=

−4.182kJ/kgK((0.09984kg)(10k)+(0.09889kg)(−29k)) 10K

K=0.7817873 kJ/K 3. Busque en la literatura el ​Cp​hielo ​y con este dato calcule ​H ​f ,H​2​O ​, de nuevo considerar el ​Cp​hielo constante.

ΔH f us =

−magua C agua ΔT agua caliente −KΔT agua caliente +mhielo C hielo ΔT hielo mtotal

magua caliente = (100 mL)(0.9930 g/mL) = 99.30g ΔT​agua caliente​= 291.15-​311.15K=-20K m​hielo​ ​/ g = 21,65g ΔT​hielo = ​ 291.15K-269.15K​=22K K=781.7873

J K

C p agua = 4182 k JKg * C p hielo = 1960 k JKg *

ΔH f us =

−(0,09930Kg)(4182 k JKg )(−20K)−(781.7873 J/K)(−20K)+(0,02165Kg)(1960 k JKg )(22K) *

(0.120465Kg)

*

J ΔH f us = 320344.443 Kg (0.018kg/1mol)(1kJ/1000J)= 5.7662kJ/mol

CONCLUSIONES. A partir del desarrollo de la actividad experimental y el análisis de los resultados obtenidos, podemos concluir que la entalpía de fusión de una sustancia es una propiedad que aunque generalmente no puede determinarse de forma directa, es posible calcular su magnitud a partir de métodos experimentales en los que se trabaje el intercambio de calor y la variación en la temperatura de mezclas de un solo componente y dos fases, donde se lleve a cabo el cambio de fase de la sustancia en particular, dentro de un sistema adiabático. Un procedimiento como este, en el que el sistema de trabajo consta de un calorímetro y un termómetro, requiere además de ciertos ajustes a partir del cálculo de parámetros constantes que contemplen la influencia de dichos componentes al determinar la propiedad en cuestión.

Para el caso particular, fue posible cumplir con el objetivo planteado en el diseño experimental, de modo que se obtuvo un valor para la entalpía o calor latente de fusión del agua mediante los resultados obtenidos y su respectivo análisis a partir del uso de ecuaciones.

BIBLIOGRAFÍA

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Moreno, E. y Zambrano, Y. (2014). Capacidad calorífica de un ​

calorímetro. Universidad de Pamplona. Santander, Colombia. ·​

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Morales, D. (2013). Calorímetros: tipos, usos y aplicaciones. ​

https://prezi.com/a5-vqlnbv1zt/calorimetros-tipos-usos-y-aplicaciones/