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OBJETIVO
Utilizando un calorímetro adiabático a presión constante, obtener datos que permitan calcular el calor latente de fusión del hielo para compararlo con el valor bibliográfico.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender la Primera Ley de la Termodinamica
Conocer los conceptos de Calor sensible y Calor latente
Identificar las diferncias de Calor sensible y Calor latente
INTRODUCCION TEORICA
El calorlatente de cambio de estado L, de una sustancia, es la cantidad de calor que hay que suministrarle a su unidad de masa para que cambie de un estado de agregación a otro, lo que hace a temperatura constante. Así el calor latente de fusión es el correspondiente al cambio de estado sólido a líquido, que tiene el mismo valor que en el proceso inverso de líquido a sólido. Una de las formas dedeterminar el calor latente de cambio de estado es por el método de las mezclas. Consiste en mezclar dos sustancias (o una misma en dos estados de agregación distintos) a diferentes temperaturas, de manera que una de ellas ceda calor a la otra y la temperatura del equilibrio final es tal que una de ellas al alcanzarla, realiza un cambio de estado. Una condición importante es que no haya pérdidascaloríficas con el medio exterior. Esto lo conseguimos ubicando la mezcla en el calorímetro, que hace prácticamente despreciable esta pérdida calorífica hacia el exterior. Obviamente se ha de tener en cuenta la cantidad de calor absorbida por el calorímetro, por medio de su equivalente en agua K.
Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0 °C (temperatura de cambio defase), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo.
Una sustancia experimenta un cambio de temperatura cuando absorbe o cede calor al ambiente que le rodea. Sin embargo, cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio desu temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa m de cierta sustancia cambie de fase es igual a: Q=mL, donde L se denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase. Para que el agua cambie de sólido (hielo) a líquido, a 0ºC se necesitan 334000 J/kg o 334 kJ/kg. (1)
Este experimento se realiza con agua a una temperatura superior a 0ºC e inferior a100ºC por lo tanto en estado líquido, y con hielo fundente a 0ºC. Si M es la masa inicial de agua, en este caso la sustancia caliente y m es la masa del hielo fundente y K el equivalente en agua del calorímetro; T0 la temperatura del agua y calorímetro, antes de la mezcla, T la temperatura final del equilibrio, c el calor específico del agua líquida, que tomaremos como (1,0 ± 0,1) cal/gºC y L el calorlatente de fusión del agua, valor que queremos determinar, un simple balance energético conduce a:
Mc (T0 –T) + K( T0 –T) = mL + mc (T −0)
Q cedido = Q absorbido
Calor sensible es aquel que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura molecular, o sea, en su estadofísico.
El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura de 0o C. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor calor sensible.
Suministrar calor sensible movimiento desordenado de partículas en una sustancia al aumentar su temperatura por suministro de calor
Cuando se calienta una sustancia que tiene una temperaturainferior a su punto de ebullición, absorbe calor y aumenta su temperatura (calor sensible), hasta alcanzar el punto de ebullición correspondiente a la presión a que esté sometida, luego de alcanzado este se detiene el ascenso de la temperatura y cualquier cantidad adicional de calor que se le suministre ya no aumentará la temperatura.
Ejemplo: cuando se calienta agua a presión atmosférica,...