Calor Latente

Calor Latente
Gustavo L´pez o
Laboratorio de F´ ısica General I, Departamento de F´ ısica, Facultad Experimental de Ciencias y Tecnolog´ Universidad de Carabobo, Valencia - Venezuela ıa,

I.

´ INTRODUCCION

III.

´ FUNDAMENTOS TEORICOS A. Generales

La Termodin´mica es, en su forma m´s simple, una a a rama de las ciencias naturales que estudia el calor y su relaci´n con la energ´ yel trabajo. Dicha estudio a eso ıa tablecido cuatro leyes fundamentales, que si bien su expresi´n puede variar de acuerdo al caso que se estudie, se o pueden resumir de la siguiente forma: Ley Cero Si dos sistemas est´n en equilibrio t´rmico a e con un tercero, entonces ambos sistemas est´n en a equilibrio t´rmico entre si. e Primera Ley El incremento de la energ´ interna de un ıa sistema esequivalente a la diferencia entre la cantidad de calor suministrado al sistema y el trabajo realizado por el sistema. Segunda Ley El calor no puede fluir espont´neamente a de un sistema fr´ a uno caliente. ıo Tercera Ley Cuando un sistema se aproxima al cero absoluto, su entrop´ se reduce a un valor m´ ıa ınimo De la primera ley se puede definir el concepto de “calor latente” que es el calor absorbido oliberado por un cuerpo o sistema termodin´mico durante un proceso a que ocurre sin cambio de temperatura [1] [2]. El ejemplo m´s com´n es el cambio de fase o estado de la materia. a u Cuando una sustancia cambia de fase sufre una perdida o ganancia de energ´ interna lo que lleva a que este cambie ıa su estructura molecular. Durante el proceso de transici´n o el cuerpo no varia su temperatura ya quela diferencia de energ´ se refleja en el cambio de fase. Sin embargo, de ıa acuerdo al cambio de fase que se lleva a cabo se pueden definir dos tipos de calores latentes: Calor Latente de vaporizaci´n esta definido como la o cantidad de energ´ necesaria para convertir un ıa gramo de agua a 100C en un gramo de vapor a la misma temperatura. Calor Latente de fusi´n flujo de calor necesario para oconvertir un gramo de hielo a 0C en un gramo de agua a la misma temperatura. En este experimento se determinara el calor latente de fusi´n y vaporizaci´n del agua. o o
II. ´ OBJETIVO UNICO

De acuerdo a la primera Ley de la Termodin´mica esa tablece que [3]: ∆Q = U − W, (1)

donde ∆Q es el flujo de energ´ interna, U es el flujo de ıa calor desde el exterior y W es el trabajo realizado por el sistema.Donde el W = 0, es decir, donde el sistema no realiza trabajo esta formula se reduce a: ∆Q = U. (2)

El calor latente siendo una raz´n del flujo de energ´ o ıa por unidad de masa en un proceso donde se cambia la energ´ interna del sistema sin varia su temperatura esta ıa dado por la ecuaci´n: o ∆Q . m

L=

(3)

B.

Experimento 1

Para este experimento una determinada cantidad de aguafr´ en relaci´n a la temperatura ambiente en estaıa o do l´ ıquida de una masa conocida magua y temperatura conocida Tinicial se expondr´ a vapor de agua. La masa a de vapor perder´ energ´ interna y por lo tanto, adem´s a ıa a del cambio de fase, habr´ un flujo de calor (ver ecuaci´n a o (2)) desde el vapor hacia el agua, dado al despejar la variaci´n de temperatura de la ecuaci´n (3): o o∆Qcambiodef ase = mvapor Lv, (4)

donde Lv es el calor latente de vaporizaci´n del agua. o Luego la transferencia de calor entre la muestra de agua y el vapor de agua condensado, en la que el agua condensada perder´ energ´ por la transferencia de calor a ıa al tener mayor temperatura. Utilizando la f´rmula del o calor espec´ ıfico [3], se puede despejar la perdida de energ´ del agua condensada al transferircalor, quedando ıa la ecuaci´n: o ∆Qtransf /calor = ce mvapor ∆Tvapor , (5)

Determinar el calor latente de vaporizaci´n y fusi´n o o del agua

2 donde ce es el calor espec´ ıfico del agua y mvapor la masa del vapor. En todo el proceso la muestra de agua aumentara su temperatura al recibir calor de la masa de vapor. Por la Ley de Conservaci´n de energ´ que establece que o ıa en un sistema...