ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FÍSICA B

CALOR LATENTE

NOMBRE: Christian Lindao Fiallos

FECHA DE ENTREGA: 06 de Septiembre del 2011

PARALELO 9

I TÉRMINO 2011 – 2012

1.- OBJETIVOS:

Calcular experimentalmente el calor latente de fusión del hielo y el calor latente de condensación del agua sin termómetro y sin balanza.

2.- RESUMEN:

La semana pasada armé la práctica de Calor Latente, donde verifiqué el valor del calor latente de fusión del hielo y del calor latente de vaporización del agua, para ello usé unas latas metálicas vacías y un dispositivo para calentar agua, donde para el primer experimento tomé con una jeringa una masa “M” de agua hirviendo y la introduje sobre hielo en una lata, luego esperé unos segundos y retiré con una jeringa el agua (“M’ “) y con esos datos encontré la masa “m” de hielo fundido

después apliqué la fórmula y encontré un valor de para el calor latente de fusión del hielo. Para el segundo experimento coloqué una lata vacía en un recipiente de agua helada y después coloqué (con una manguera) vapor de agua durante 1 ½ minuto y retiré el vapor condensado (M) de la lata, a continuación coloqué vapor de agua sobre un pedazo de hielo durante 1 ½ minuto y justo después retiré el vapor condensado y hielo fundido (ambos M’) de la lata, luego encontrando “m” y aplicando la fórmula ,

encontré un valor de para el calor latente de vaporización del agua,

después comparé los valores teóricos del calor de fusión del hielo (80 Cal/gr) y el calor de vaporización del agua (540 Cal/gr) con los obtenidos experimentalmente y obtuve un error de aproximadamente 1.21% para el calor de fusión del hielo y de 0.89% para el calor de vaporización del agua.

3.- INTRODUCCIÓN:

Calor latente de cambio de estado, es la energía que hay que comunicar a 1 kg de una sustancia

para que cambie de estado. Esta energía no se emplea en aumentar la velocidad de las partículas

del cuerpo, sino en modificar las fuerzas de atracción entre sus partículas que son diferentes en un

estado y en otro.

Cambio de Estado: Q = mL

Donde L es el calor de fusión o de evaporación y m es la masa que cambia de estado.

Transferencia de calor, es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica,

también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

a) Medición del calor de fusión del hielo:

- Conecté a un tomacorriente un dispositivo de calor, en el cuál coloque agua para que luego de un tiempo, esta hirviese.

- En una lata coloque un pedazo de hielo, y con la ayuda de una toalla estuve secando el hielo hasta que el agua en el dispositivo de calor estuviese a aproximadamente 100°C.

- Luego que el agua esté hirviendo, con una jeringa coloqué un volumen de masa M del agua hirviendo sobre el hielo en la lata.

- Esperé unos segundos, y con una jeringa retiré el volumen de masa M’ del agua que había en la lata.

- Con los datos anteriores encontré la masa “m” aplicando la fórmula m = M’ – M.- Apliqué la fórmula donde T es la temperatura de ebullición del agua (casi

98°C), y despejé el calor de fusión del hielo “L”.

b) Medición del calor de condensación del agua :

- Coloqué una tapa en el dispositivo de calor, y en la abertura que tenía dicha tapa, coloqué una manguera.

- Coloqué una lata vacía, en un recipiente con agua helada (con hielo).- Esperé a que el agua del dispositivo de calor estuviese hirviendo, y justo en ese momento

coloqué la manguera de dicho dispositivo dentro de la lata vacía.- Esperé un minuto y medio, y retiré la manguera de la lata vacía, y a continuación con una

jeringa medí el volumen de la masa M de agua condensada en la lata.- Luego en una lata vacía coloqué un pedazo de hielo y a continuación coloqué la manguera

del dispositivo de calor sobre el hielo de la lata.- Esperé un minuto y medio, y retiré la manguera del hielo y a continuación vacié el agua de

la lata con hielo, en una lata vacía.- Con una jeringa medí el volumen de masa M’ que había en la lata.- Con los datos anteriores encontré la masa “m” aplicando la fórmula m = M’ – M.- Apliqué la fórmula donde T es la temperatura de ebullición del

agua (casi 98°C), y despejé el calor de condensación del agua “L”.

5.- RESULTADOS:

1. Observaciones y Datos.

a) Medición del calor de fusión del hielo.

a1) Complete la tabla de datos mostrada.

Medí los diferentes valores de “M” y “M’ ” usando una jeringa de 5mltrs, y debido a la densidad del agua, 1mltrs=1gr; luego encontré el valor de “m” y obtuve los siguientes resultados:

M 5 ±0.1gr

M’ 11.2 ±0.1gr

m 6.2 ±0.1gr

a2) Obtenga el calor de fusión del hielo.

Error:

b) Medición del calor de condensación del agua.

b1) Complete la tabla de datos mostrada.

Medí los diferentes valores de “M” y “M’ ” usando una jeringa de 5mltrs, y debido a la densidad del agua, 1mltrs=1gr; luego encontré el valor de “m” y obtuve los siguientes resultados:

M 3.5 ±0.1gr

M’ 31.2 ±0.1gr

m 27.7 ±0.1gr

b2) Obtenga el calor de condensación del agua.

Error:

2. Análisis

a) Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental del calor de fusión del hielo. Utilice la diferencia %=(Teo – Exp)(100%)/Teo.

b) Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental del calor de condensación del agua. Utilice la diferencia %=(Teo – Exp)(100%)/Teo.

c) ¿Qué es más probable que provoque una serie quemadura: agua líquida a 100°C o una masa igual de vapor a 100°C? Explique.

El vapor de agua, debido a que mientras la mano y el vapor intentan llegar al equilibrio térmico el vapor se enfriará y entregará a la mano el calor de condensación y luego el calor del vapor condensado (agua) hasta llegar al equilibrio térmico (temperatura de equilibrio).

Debido a que el tornillo del dispositivo experimental no descendía con precisión y en muchas mediciones tomé una división mayor o menor que el verdadero punto en el cuál el foco se encendía.

6.- DISCUSIÓN:

Cuando coloqué un volumen de agua hirviendo a aproximadamente 100°C sobre la masa de hielo en una lata, obtuve “m1” de hielo fundido; luego cuando coloqué vapor de agua a aproximadamente 100°C sobre la misma masa de hielo en una lata, obtuve una masa “m2” de hielo fundido la cuál resulto mayor que la masa “m1”; esto sucedió debido a que el vapor de agua entregó dos clases de calorías al hielo: la primera fue calor de condensación y la segunda el calor de la disminución de temperatura del vapor condensado (agua). El agua hirviendo solo entregó la segunda clase de calor por lo que la masa de hielo fundido fue menor que la producida por el vapor de agua.

7.- CONCLUSIÓN:

En esta práctica pude comprobar que el calor latente de fusión y el calor latente de vaporización del agua son de diferentes valores, y que una masa a una determinada temperatura de cambio de fase, puede encontrarse en cualquiera de los dos estados a esa temperatura, esto lo pude comprobar al realizar los experimentos de calor de fusión y condensación del agua donde obtuve un valor de calor latente para la primera práctica (fusión

del hielo) de mientras que para la segunda práctica obtuve un

valor de calor latente de condensación del agua de , dichos valores fueron muy aproximados a los valores teóricos del calor latente de vaporización (80 Cal/gr) y el calor latente de fusión (541 Cal/gr) del agua, obteniéndose un error de aproximadamente 1.21% para el calor de fusión y de 0.89% para el calor de vaporización, lo que

significa que la práctica es calificada como muy buena, y que las condiciones en las que hice la práctica y el estado de los dispositivos eran excelentes; una de las posibles causas de este error fue la falta de rapidez en el momento de colocar el hielo fundido de cada experimento en otro envase para su medición, lo que produjo que se mida un volumen adicional de agua en cada experimento.

8.- BIBLIOGRAFÍA:

Guía de Laboratorio de Física B, 2011

http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/escenas/calor_temperatura/calorlatente.php

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente

http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_de_calor