Calor latente de fusión del hielo

LAB. TERMODINÁMICA

CAMBIO DE ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO
(CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO)

Resultados:

Primera parte.
Determinación de la capacidad térmica o constante del calorímetro.

Manejo de datos:
Masa del agua fria (mf) = 100g
Masa del agua caliente (mc) =100g
Capacidad termica especifica o calor especifico del agua (cagua) = 1cal/g°C
Temperatura del agua fria (θf )=22.3 °C
Temperatura del agua caliente (θc ) = 79 °C

Datos Experimentales |
Tiempo (min) | Θinicial (°C) | Tiempo (seg) | Θinicial (°C) |
0.5 | 22.9 | 5:30 | 46.6 |
1 | 22.8 | 6 | 46.1 |
1.5 | 22.6 | 6:30 | 45.9 |
2 | 22.5 | 7 | 45.6 |
2.5 | 22.4 | 7:30 | 45.6 |
3 | 22.4 | 8 | 45.6 |
3.5 | 22.4 | 8:30 | 45.6 |
4 | 22.3 | 9 | 45.4 |
4.5 | 22.3 | 9:30 | 45.4 |
5 | 22.3 |10 | 45.4 |

Hoja de cálculo |
θeq | K dewar |
45.4 °C | 45.45 cal/°C |

Cálculos:

Qg = -Qc
Qg = QD + QH2Ofría
Qg = mDcDΔTD + mH2OfríacH2OfríaΔTH2Ofría
Qg = KDΔTD +mWcWΔTW
Qc = QH2Ocaliente
Qc = mWACWAΔTWA

KDΔTD + mWcWΔTW = -mWACWAΔTWA

KD = [mWcalientecpW(TWcaliente – Teq)/(Teq – TWfría)] – [mWfríacpW]
KD= [(100g)(1cal/g°C)(79 °C-45.4 °C)/(45.4 °C-22.3°C)] –[(100g)(1cal/g°C)]
KD = 45.45 cal/°C

Gráficas:



Segunda parte.
Determinación de la variación de entalpía de fusión del hielo o calor latente de fusión del hielo.

Masa de agua a aprox. 6 °C más a la temp. ambiente = 175g
Masa de hielo = 24.45g


Agua ambiente
Tiempo (min) | Temp. (ºC) |
0.5 |31.3 |
1 | 31.3 |
1.5 | 31.2 |
2 | 31.2 |
2.5 | 31.1 |
3 | 31.1 |
3.5 | 31.1 |
4 | 31.0 |
4.5 | 31.0 |
5 | 31.0 |


Datos de la mezcla
Tiempo (seg) | Temp. (ºC) | | Tiempo (min) | Temp. (ºC) |
15 | 22.5 | | 0.5 | 19.2 |
30 | 21.5 | | 1 | 19.1 |
45 | 21.1 | | 1.5 | 19.0 |
60 | 20.9 | | 2 | 19.0 |75 | 20.6 | | 2.5 | 19.0 |
90 | 20.3 | | 3 | 19.0 |
105 | 20 | | 3.5 | 19.1 |
120 | 19.5 | | 4 | 19.1 |
135 | 19.3 | | 4.5 | 19.1 |
150 | 19.3 | | 5 | 19.2 |

Gráficas:

Establecer un balance energético para determinar la energìa de fusiòn del hielo.

Cálculos:
Qganado + Qcedido = 0
Qganado = -Qcedido … (1)
Qganado = Qhielo = mhielo λ … (2)
Qcedido = QDewar + QH2O = kD(Teq – TH2Ofrìa) + mwcpw (Teq – TH2Ofrìa) … (3)

(2) y (3) en (1):

mhielo λ = kD (TH2Ofrìa - Teq) + mwcpw (TH2Ofrìa - Teq)
λ = kD (TH2Ofrìa - Teq) + mwcpw (TH2Ofrìa - Teq) / mhielo
λ = kD + mwcpw (TH2Ofrìa - Teq) / mhielo
λ = 45.45 cal/°C + (175g)(1cal/g°C)(31 °C-19.1°C) / 24.45g
λ = 87.03 cal/g

El valor del calor latente de fusiòn del agua reportado en la literatura es de 80 cal/g.Calcular el % de error del valor obtenido experimentalmente con respecto al reportado.

% Error = Valor teórico – Valor experimental x 100
Valor teórico

% Error = 80cal/g – 87.03cal/g x 100 = 8.7 %
80cal/g

¿Què fuentes de error han intervenido en esta determinación?
El peso delhielo, hubo pèrdida ya que una parte se derritió antes de introducirlo al Dewar.
¿Por què es necesario secar el hielo con una toalla antes de añadirlo al agua?
Para que la masa registrada sea exclusivamente del hielo.
¿Por què es necesario que la temperatura inicial del agua sea superior a la temperatura ambiente al iniciar el experimento?
Porque necesitamos transmitir energìa al hielo paraque este realice el cambio de fase.
¿Cómo se podrìa mejorar la determinación?
Con instrumentos de trabajo màs precisos.

Cuestionarios finales:
1. Es posible mantener alimentos relativamente fríos sin utilizar un refrigerador, envolviéndolos con una toalla empapada en agua fría. ¿Por qué funciona este procedimiento?

Porque el proceso de refrigeración consiste en mantener los alimentos a...