Calor latente de fusion

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Departamento de formación básica

Laboratorio de termodinámica básica II

Practica 2
Primera ley de termodinámica aplicada a la determinación del calor latente de fusión

Elaborada por:
Medina Paz Laura Patricia

Grupo: 2IV6

Equipo: 2 Sección: A

Profesora: Lourdes PaniaguaMendoza

Fecha: 5 de abril del 2010

Practica 2
Primera ley de la termodinámica aplicada a la determinación del calor latente de fusión

Objetivo:
Determinar el calor latente de fusión del hielo, usando un calorímetro adiabático a presión constante, efectuando un análisis comparativo respecto al valor bibliográfico; ubicar en el diagrama P-T del agua del proceso experimental en formaaproximada, indicando las zonas y líneas respectivas.

Comentario de práctica:
La práctica resulto de una forma muy sencilla, puesto que el armar el calorímetro no fue muy difícil, lo único y a propósito lo más importante es verificar el termómetro, y observar como las temperaturas quedan en balance. La del agua disminuye y la del hielo aumenta, hasta que se fusiona con el agua, y las dos dan unatemperatura total.

Desarrollo experimental:
Introduzca el agitador, cuidando que coincida la base con el centro de la base metálica
Mida 2000ml de agua en el matraz volumétrico y agregarlos al vaso metálico

Introduzca la base dentro del vaso metálico




Determine la masa bruta (mb), pesando aproximadamente 100g de hielo sobre una franela
Coloque el vaso metálico dentro delrecipiente de baquelita, mida y registre la temperatura inicial del agua
Introduzca el hielo dentro del vaso metálico, procurando no perder agua


Mida la masa tara pesando la franela húmeda
Coloque el termómetro en el orificio de la tapa, observe el descenso de la temperatura y cuando se estabilice, regístrela como temperatura final (Tf)
Tape los recipientes y, coloque la polea y su banda,e inicie la agitación conectando con el motor eléctrico

Destape el calorímetro y verifique la fusión completa de hielo

Vacíe el agua del vaso, quite la base, y seque todas las piezas internas del calorímetro

Tabla de datos experimentales:
Variables experimentales | Valores |
Volumen del agua (V) | 2000 ml |
Masa bruta (mb) | 133.5 g |
Masa tara (mt) | 13.8 g |
Temperaturainicial (Ti) | 22.4 °C |
Temperatura final (Tf) | 17 °C |

Cálculos:
Se debe establecer el balance de calor aplicando la primera ley de la termodinámica
Qtotal = Qagua + Qcalorimetro + Qaire + Qhielo = 0

1) Calor que cede el agua (Qagua)

Qagua = (mCp)agua ∆T
Qagua = 1996.68*75.346*(290.15-295.15) = -752209.2564 -812390.91 J/gK

* Calculamos la masa con la formula: m= ρV

ρ =.9999 + 3.5x10-5*19.7 - 6.0x10-6*19.72 = .99834g/ml

m = .99834*2000= 1996.68g

* Calculamos el Cp de agua a presión constante

Cp/R = 8.712 + 1.25x10-3*T – 0.18x10-6*T2

Cp = 8.712 + 1.25x10-3*292.85 – 0.18x10-6*292.852 *8.314 = 75.346 J/gK

2) Calor que cede el calorímetro (Qcal)

Qcal = Qmetal + Qcaucho
Qcal = -32.005 + (-26.892) = -58.897 J/gK

* Qmetal = [(mCp)Cu∆T]+ [(mCp)Zn∆T]
Qmetal = [(.65*5.868)*(290.15-295.55)] + [(.35*6.04)*(290.15-295.55)] = -32.005

* Qcaucho = mCp∆T
Qcaucho = (12*0.415)*(290.15-295.55) = -26.892

3) Calor que sede el aire (Qaire)

Qaire = mCp∆T
Qaire = 640.56*(-1140828727)*(290.15-295.15) = -90158.82

* Cp del aire
Cp/R = 3.355 + 0.575x10-3*292.85 – 0.016x10-5*292.852 = 3.38
Cp = 3.38*8.314 = 28.15

*Masa de aire PV= nRT

N = PV/RT = (7.79805*2000)/(8.314x10-2*292.85) = 640.56kmol

P = 7.79805bar
V = 2000m3
T = 292.85K
R = 8.314x10-2 bar m3/kmol k

4) Calor absorbido por el hielo
Qtotal = Qagua + Qcalorimetro + Qaire + Qhielo = 0
Qagua + Qcalorimetro + Qaire + Qhielo = 0
-Qhielo = Qagua + Qcalorimetro + Qaire
-Qhielo = (-752209.2564) + (-58.897) + (-90158.82) = -842426.717...