Entalpia de fusion y capacidad calorifica


Informe de Laboratorio N°2. Capacidad Calorífica y Entalpía de Fusión

Resumen
En la práctica de laboratorio realizada se logró determinar la entalpía de fusión del agua (ΔHf) a partir de la construcción de un calorímetro que constaba de un termo convencional con material aislante (polietileno), de manera que se mantuviera minimizado al máximo la transferencia de calor con el medio. Enconjunto con el anterior se dispuso de un termopar como dispositivo para medir la temperatura, mediante el cual fue posible realizar mediciones de temperatura con respecto al tiempo y la elaboración del correspondiente termograma. Posteriormente y por medio del mismo sistema calorimétrico y termograma correspondiente fue posible hallar la capacidad calorífica (Cp) del hierro. Paralelamente en lasexperiencias anteriores se utilizaron métodos gravimétricos de análisis cuantitativos obteniéndose el valor de 1012 J/mol para el ΔHf del agua y un valor de 0,45 J/gK para el Cp del hierro. En adición se calculó el porcentaje de error y se discutió en el análisis.

Palabras clave: Calorímetro, ΔHf, Cp, agua, hierro.

Tablas de datos
Tabla 1.Datos experimentales de entalpía de fusión (ΔHf) del aguaExperimento
Masa de agua (g)
Masa de hielo inicial (g)
Masa de hielo final (g)
1
49,9037
50,5422
15,1546
2
48,0191
50,2365
14,9477
Capacidad Calorífica del hielo
4,184 J/gK
(Kotz, Treichel & Weaver, 2005)

Tabla 2. Datos experimentales de la capacidad calorífica (Cp) del hierro
Experimento
Masa de hierro (g)
Masa de H2O(L) (g)
Temperatura inicial del Hierro. T(°C)
1
24, 7431
49, 4078
87,0


Muestrade cálculos

1. Entalpía de fusión (ΔHf) del agua



Determinación calor de fusión







Determinación número de moles de







Determinación (ΔHf) de cada experimento






Determinación (ΔHf) del agua




Determinación porcentaje de error






2. Capacidad calorífica (Cp) del hierro









Determinación porcentaje de error







Resultados
Tabla 3. Resultados de los experimentosrealizados
Experimento
Valor experimental
% de error
Entalpía de fusión (ΔHf) del agua
1012 KJ
83,19%
Capacidad calorífica del hierro
0,45 J/gK
0%



Análisis de resultados
El instrumento de cuantificación de calor denominado calorímetro consta de un recinto rodeado por una pared adiabática, donde contiene en su interior el vaso calorímetro donde se realiza el proceso, pero debido a la inexistencia de unmaterial cuya conductividad calorífica sea nula, esta pared tampoco es posible, por lo cual se han desarrollado sistemas que intentan minimizar al máximo las pérdidas calóricas, como es el caso del termo Dewar. Este termo consta de un vaso metálico o de vidrio de doble pared, entre las cuales se hace un vacío para evitar la conducción y la convección del calor, así mismo estas paredes se hacenespeculares para evitar al máximo la absorción de la radiación que genera la pared opuesta (Carranza,1998). Este tipo de termo se asemeja al utilizado en la práctica, el cual está compuesto de una pared de polietileno, que tiene la función de minimizar al máximo la transferencia de calor con el medio.

El signo positivo obtenido a partir deducción experimental de la entalpía de fusión del agua sedebe a que la fusión es un proceso endotérmico, así como se puede determinar paralelamente la entalpía del proceso inverso (congelación) que corresponde al mismo valor pero con el signo contrario. Según el valor reportado en la literatura corresponde a 6,0 KJ mol-1a 0°C el punto de fusión del agua, es decir, que es ésta la cantidad de calor necesaria para fundir un mol de sustancia y -6,0 KJmol-1 como calor equivalente para la condensación de una mol de sustancia, respectivamente (Atkins & Jones, 2005). Experimentalmente se obtuvo el valor de 1012 J/mol como entalpía de fusión del agua, con un porcentaje de error del 83,19%, lo cual demuestra que este valor está bastante alejado del valor teórico y puede atribuirse a errores experimentales durante el proceso, que en este caso se debe...