Calor De Fusion Del Hielo

PRÁCTICA NÚMERO 5 CALOR DE FUSIÓN DEL HIELO

I. Objetivo
Determinar el calor de fusión del hielo, conociendo el calor específico del agua.

II. Material
1. 2. 3. 4. 5. 6. Calorímetro. Un termómetro. Trozos de hielo. Mechero de Bunsen y accesorios. Un vaso de precipitado de 200 ml. Balanza de 0.1 g.

III. Introducción
Cuando se suministra energía en forma de calor a un cuerpo, a presiónconstante, el resultado es un incremento de la temperatura del cuerpo. En ocasiones el cuerpo puede absorber grandes cantidades de calor sin variar su temperatura, esto ocurre durante un cambio de fase, es decir, cuando la condición física de la sustancia está variando de un estado de agregación a otro (por ejemplo, de sólido a líquido). Se necesita una cantidad específica de energía para el cambiode fase de una cantidad determinada de sustancia, esto lo expresamos como:

Q = mL f
Así L f (calor latente de fusión) es la cantidad de energía en forma de calor (en calorías) que se requieren para fundir una masa m de sustancia cuando ésta se encuentra en su punto de fusión. Para el caso particular del agua, si inicialmente la tenemos en la fase sólida (hielo) a − 10 o C y le transferimosenergía en forma de calor, primeramente su temperatura cambiará de − 10 o C a

0 o C , después se transformará de hielo a agua líquida, sin sufrir cambios en su temperatura. Si inicialmente tenemos una masa de hielo m3 a 0 o C y en el calorímetro de masa m1 tenemos una masa de agua m2 a una temperatura T1 inicial, al introducir el hielo en el calorímetro se tiene que la energía que absorbe elhielo es igual a la energía que cede el calorímetro mas la energía que cede el agua líquida, es decir,

Qh = −(Qc + Qa )
la cual puede escribirse como:

m3 L f = −[m1cc (T f − T1 ) + m2 c a (T f − T1 )]

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De esta expresión podemos despejar al calor latente de fusión, el cual queda como:

Lf =

(T1 − T f )(m1cc + m2 c a ) m3

Aquí cc = 0.22 Cal / g oC es el calor específico delaluminio, ca = 1.0 Cal / g oC es el calor específico del agua y T f es la temperatura final de equilibrio.

IV. Procedimiento
En un calorímetro de doble vaso de aluminio medir la masa del vaso interior ( m1 ). Medir la masa del calorímetro, con tapadera y termómetro. Calentar alrededor de 150 ml de agua hasta una temperatura entre 40 y 50 ºC. Verter el agua en el calorímetro y colocar la tapaderacon el termómetro. Medir la masa total que incluirá: El calorímetro con su tapadera, el agua y el termómetro. Con las masas medidas en los pasos 2 y 5, obtener la masa de agua dentro del calorímetro ( m2 ). 7. Colocar trozos de hielo sobre una servilleta para cerciorarse de que éstos empiezan a mojarla por la fusión de los mismos. Esto asegurará que los trozos de hielo se encuentran en el punto defusión y que por lo tanto su temperatura es de cero grados Celsius. 8. Medir la temperatura del agua en el calorímetro ( T1 ). 9. Introducir los trozos de hielo en el calorímetro y medir la masa total que incluirá: El calorímetro con su tapadera, el agua, el termómetro y el hielo. 10. Con las masas medidas en los puntos 5 y 9, determine la masa de hielo que depositó en el calorímetro ( m3 ). 11.Agite con el termómetro el agua del calorímetro (sin quitar la tapadera) para que todo el hielo se funda hasta alcanzar la temperatura final de equilibrio. 12. Verificar que se ha alcanzado el equilibrio térmico por medio del termómetro, el cual deberá marcar una temperatura constante ( T f ). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 13. Vaciar el calorímetro, secar todas las partes y volver a repetir el procedimiento almenos una vez, a partir del paso 2.

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V. Actividades a realizar
1. A partir de los datos obtenidos, calcular el calor de fusión del hielo. Estos datos son: • la masa del vaso interior del calorímetro ( m1 ). • la masa de agua ( m2 ) • la temperatura inicial del agua y del vaso interior de aluminio ( T1 ). • la masa de hielo ( m3 ), con su correspondiente temperatura inicial, que es cero...