Calor latente

Facultad de Química, UNAM
Departamento de Fisicoquímica

CAMBIO DE ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO
(CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO)
Introducción
La energía térmica perdida o ganada por los objetos se llama calor. El calor es otra forma de energía que puede medirse solo en función del efecto que produce. Para medir el calor se emplean las siguientes unidades:
Caloría: es la cantidad decalor necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua.
Kilocaloría: cantidad necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua.
Joule: cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia en 100 grados Kelvin
Cuando una sustancia absorbe una cantidad dada de calor, la velocidad de sus moléculas se incrementa y su temperatura seeleva.   Sin embargo, ocurren ciertos fenómenos curiosos cuando un sólido se funde o un líquido hierve.   En estos casos la temperatura permanece constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido pase a fase vapor.
Calor latente de fusión
El cambio de fase de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual este cambio ocurre se le llama punto de fusión.
 Lacantidad de calor necesario para fundir una unidad de masa de una sustancia a la temperatura de fusión se llama calor latente de fusión.

Objetivos
Determinar el calor latente de fusión del hielo.

Cuestionario previo
1. Recuerda cómo se identifican los cambios de fase y colócalos sobre la flecha correspondiente.
2. ¿Cómo es la cantidad de energía en forma de calor necesaria para fundir25 g de hielo y elevar la temperatura del agua líquida resultante de 0°C hasta 25°C, con respecto a la necesaria para elevar la temperatura de 25 g de agua líquida también de 0°C hasta 25°C?
3. Si se suministra energía a cierta cantidad de hielo a -5 °C contenido en un vaso de precipitados y se registra la temperatura cada 30 segundos hasta tres minutos después de alcanzar la temperatura deebullición, ¿cómo será la gráfica de temperatura vs. tiempo?
4. Se coloca una pequeña cantidad de agua en un frasco de plástico que ha sido tapado herméticamente con un globo. El frasco, el agua y el globo pesan 500 g. Después de colocar el frasco en el congelador y de que el agua se ha convertido en hielo, ¿cuánto pesan el frasco, el hielo y el globo?
a) 500 g
b) Menos de 500 gc) Más de 500 g
Justificar la respuesta.
5. A tu juicio, las densidades relativas de los tres estados de agregación de la materia se colocan en orden creciente:
a) sólidos, líquidos, gases
b) gases, sólidos, líquidos
c) gases, líquidos, sólidos
d) no existe un orden que sea válido para todos
6. Un estudiante introduce un trozo de hielo en unapequeña botella de plástico sin tapa y halla que la masa total (botella + hielo) es de 18.1 g. Muchas horas después, halla que la masa de la botella + el agua es de 17.8 g. De estas medidas se puede deducir que:
a) la masa no se conserva durante la fusión del hielo
b) el volumen de hielo aumenta durante la fusión
c) la densidad del hielo disminuye durante la fusión
d) seevaporó un poco de agua de la botella
e) se ha condensado un poco de agua a partir del aire que hay dentro de la botella

Problema
¿Cómo se puede determinar experimentalmente el calor latente de fusión del hielo?

Material y reactivos
1 frasco Dewar de 300 mL
1 probeta de 250 mL
1 probeta de 100 mL
2 termómetros digitales
1 balanza
1 resistencia eléctrica
1 vaso de precipitados de600 mL
1 vaso de precipitados de 250 mL
1 cronómetro
1 vidrio de reloj
1 guante
Agua
Hielo

Procedimiento experimental
1. Determinación de la capacidad térmica del calorímetro.
• Colocar en un frasco Dewar 100 mL de agua.
• Registrar la temperatura cada 30 segundos durante 5 minutos (para alcanzar el equilibrio térmico).
• Por otro lado, colocar en el vaso de precipitados...