Cambio de fase

Prof. W.R.M.

CAMBIO DE FASE

Introducción
La materia que nos rodea existe en tres FASES comunes: sólida, líquida y gaseosa. La materia puede cambiar de una fase a otra. Todos sabemos que el hielo es la fase del agua. Si suministramos energía calorífica la rígida estructura molecular se rompe y el hielo pasa a la fase líquida: el agua. Si continuamos añadiendo energía calorífica, el líquidocambia a fase gaseosa cuando el agua hierve y se transforma en vapor.

CAMBIO DE FASE
Es un fenómeno físico que consiste en el rompimiento o formación de los enlaces moleculares que experimenta una sustancia como consecuencia de la ganancia o pérdida de calor. Para una presión dada, los cambios de fase se dan a una temperatura definida, generalmente acompañada por absorción o emisión de calor yun cambio de volumen y densidad.

Consideraciones para un cambio de fase:
1.Para que un cuerpo cambie de fase primero debe alcanzar la temperatura de cambio de fase. Por ejemplo si tenemos agua a 20°C y queremos vaporizarla, debe alcanzar la temperatura de ebullición, es decir, 100°C. Para que ocurra un cambio de fase se debe seguir suministrando calor y la temperatura permanecerá constantemientras dure todo el proceso. El calor suministrado durante el cambio de fase se emplea para dar al cuerpo el nuevo ordenamiento molecular y adquiera las nuevas propiedades de la otra fase. Si se sigue suministrando calor luego del cambio de fase, la temperatura del cuerpo en la nueva fase comenzará a elevarse.

2.3.4.-

CALOR LATENTE (L)
Es la cantidad de calor que se debe suministrar oextraer a una unidad de masa para que cambie de fase manteniendo su temperatura constante. Por ejemplo el calor latente de fusión del agua es 80 cal/g. Esto significa que si tenemos un gramo de hielo a 0°C y le suministramos 80 cal se fusionará totalmente. Si tuviéramos 3 gramos de hielo también a 0°C se necesitará 3 x 80 = 240 calorías para fusionarlo totalmente.

Calor latente de fusión –solidificación para el agua (Lf)
Lf = 80 cal/g Lf = 3,34 x 10 J/kg
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Calor latente de vaporización – condensación del agua (Lv)
Lv= 540 cal/g Lv= 2,256 x 10 J/kg
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CAMBIOS DE FASE PARA EL AGUA
Se absorbe energía cuando el cambio de fase es en este sentido

FUSIÓN

VAPORIZACIÓN VAPOR

SÓLIDO SOLIDIFICACIÓN

LÍQUIDO
CONDENSACIÓN

Se libera energía cuando el cambio de fase es en estesentido

CALOR DE TRANSFORMACIÓN
Es la cantidad de calor que se proporciona a una masa para lograr que cambie de fase. Está expresado por:

Q=m.L

…………………

1

Donde: m = masa del cuerpo que cambia de fase L = Calor Latente

Unidades de medida
MAGNITUD calor masa calor latente de fusión calor latente de vaporización temperatura UNIDADES caloría kilogramo caloría por gramo caloría porgramo grado celcius

Q m LF Lv T

cal kg cal/g cal/g °C

Bloque I
01.- Calcular la cantidad de calor necesaria para derretir 200 g de hielo a 0°C. a) 16000cal b) 8000 d) 1600 e) 80000 c) 4000 10.- Se tienen 45 g de agua a 60°C, ¿cuánto calor habrá que extraerle para congelarla completamente? a) 63Kcal d) 18,9 b) 12,6 e) 6,3 c) 126

02.- ¿Cuánto calor se necesita para derretir 48,5 g dehielo a 0°C?

Bloque II
a) 388cal d) 485 b) 3880 e) 4850 c) 8 1900 01.- ¿Cuánto calor sería necesario vaporizar 200 g de agua a 100°C? a) 18Kcal d) 16 b) 108 e) 80 c) 540 para

03.- Determinar cuántas calorías son necesarias para derretir 0,03 kg de hielo a 0°C. a) 1200cal b) 240 d) 120 e) 3600 c) 2400

02.- ¿Cuánto calor sería necesario vaporizar 35 g de agua a 100°C? a) 700Cal d) 2800 b)1890 e) 28000

para

04.- ¿Cuánto calor será necesario entregarle a 50 g de hielo que está a -15°C, para que esté a punto de ser derretido? a) 3750cal b) 7500 d) 375 e) 1500 c) 750

c) 18900

03.- ¿Cuánto calor sería necesario vaporizar 0,1 kg de agua a 100°C? a) 27Kcal d) 54 b) 108 e) 8 c) 72

para

05.- Hallar el calor para que 20 g de hielo que están a -16°C estén a punto de...