Calor de fusión del hielo

2. Resumen
4. Marco
   teórico
5. Objetivos
6. Materiales y
   equipos
7. Procedimiento
8. Datos y
   resultado
9. Preguntas
10. Análisis de
    Resultados
11. Bibliografía

1.
Resumen

En este laboratorio el
calor de
fusión del hielo lo determinaremos tomando un trozo de
hielo seco con una temperatura
inicial de y
vertiéndolo en el calorímetro (sistema compuesto
por un vaso de aluminio con
una masa determinada y agua con una
temperatura y una masa inicial determina; en un recipiente y con
tapa que actúan como aislante térmicos).
Después de que el hielo se derrite medimos la temperatura,
la cual será la temperatura de equilibrio y
medimos la masa del calorímetro con el agua y el
hielo derretido con estos datos y los
demás datos tomados con anticipación podremos
calcular las calorías necesarias para los diferentes
procesos al
igual que calcular el calor de fusión del
hielo.

2.
Introducción

En este laboratorio encontraremos el calor latente de
fusión del hielo. Cuando un sustancia cambia su
temperatura ocurre un cambio de
estado o de
fase. El cambio de fase de una sustancia tiene lugar a
temperaturas y presiones definidas. El paso de sólido a
gas se
denomina sublimación, de sólido a líquido
fusión, y de líquido a vapor vaporización.
Si la presión es
constante, estos procesos tienen lugar a una temperatura
constante. La cantidad de calor necesaria para producir un cambio
de fase se llama calor latente; Existen calores latentes
de sublimación, fusión y vaporización. El
calor que se absorbe sin cambiar la temperatura es el calor
latente.

3. Marco
teórico

Calor latente

Una sustancia suele experimentar un cambio en su
temperatura cuando se transfiere energía térmica
entre la sustancia y sus alrededores. sin embargo, hay
situaciones en las cuales la transferencia de energía
térmica no produce un cambio de temperatura. Este es el
caso siempre que las características tísicas de la
sustancia cambian de una forma a otra, lo que comúnmente
se conoce como un cambio de fase. Algunos cambios de fase comunes
son sólido a líquido (fusión),
líquido a gas (ebullición) y un cambio en la
estructura
cristalina de un sólido. Todos los cambios de fase
implican un cambio en la energía interna.

La energía térmica necesaria para cambiar
la fase de una masa dada, m, de una sustancia pura
es

Q = mL

Gráfica de una temperatura contra la energía
añadida cuando 1 g de hielo inicialmente a 30° C se
convierte en vapor

Donde L recibe el nombre de calor latente
(calor "oculto") de la sustancia4 y depende de la
naturaleza del
cambio de fase así como de las propiedades de la
sustancia. El calor latente de fusión,
Lf, es el término utilizado cuando el
cambio de fase es de sólido a líquido ("fusionarse"
significa fundirse, derretirse), y calor latente de
vaporización, Lv, se emplea cuando el
cambio de fase es de líquido a gas

4.
Objetivos

• Reconocer el calor como una forma de
  energía.
• Ampliar el concepto de
  conservación de la energía a procesos que
  involucran transferencia de calor.
• Determinar el calor de fusión del
  hielo.

4. Materiales y
equipos

• Cuerpos sólidos cilíndricos diferentes
  materiales (cobre,
  hierro,
  alumimio)
• Agua (también puede usarse agua salada,
  alcohol,
  glicerina, etc.)
• Recipiente con tubo de rebose.
• Beaker.
• Balanza de laboratorio.
• Calibrador pie de rey.

5.
Procedimiento

1. Se Pesa el calorímetro en la
   balanza
2. Se pesa el calorímetro con una cantidad de
   agua conocida
3. Se Obtiene el peso del agua a través del
   pasaje anterior
4. Se mide la temperatura inicial del
   calorímetro y agua, es decir la misma temperatura
   ambiente
5. Se mide la temperatura inicial a la cual se
   encuentra el hielo
6. Se coloca la muestra de
   hielo dentro del calorímetro
7. Se coloca el termómetro dentro del sistema
   (agua-hielo-calorímetro)
8. Se mide la temperatura dentro del
   calorímetro cuando el hielo se derrite
9. Se realizan todos los pasos anteriores con otra
   muestra de hielo

6. Datos y
resultado

Tabla 1

7. PREGUNTAS

• ¿Un bloque grande de hielo a 0 oC
  tiene más energía térmica que una tasa de
  té caliente a 100 oC?. Explique.
• Dos cucharas de la misma masa una de oro y otra
  de vidrio
  sumergidas en una tasa de café
  caliente, alcanzarán una nueva temperatura de equilibrio
  junto con el café. ¿Cuál cuchara
  requerirá mayor cantidad de energía
  térmica para alcanzar la temperatura de equilibrio?.
  ¿Porqué?.
• ¿La evaporación como tal es un proceso
  térmico de enfriamiento o de calentamiento?.

7. Análisis de Resultados

MUESTRA 1:

11.Cambio de temperatura del agua y del
calorimetro:

12.Calor perdido por el calorimetro :

(0,073Kg)(500J/KgºC).(-14.2ºC)=
-911.73J

13.Calor perdido por el agua

14.Total de calor perdido:

15.Calor necesario para elevar la temperatura del agua
resultante de la fusión del hielo hasta la temperatura de
equilibrio:

16.Calor usado para derretir el hielo:

17.Calor de Fusión del hielo:

19.Error(E):

Porcentaje de error:

Error relativo(R):

Error Porcentual(P):

MUESTRA 2:

11.Cambio de temperatura del agua y del
calorimetro:

12.Calor perdido por el calorimetro :

(0,073Kg)(500J/KgºC).(-15.7ºC)=
-1031,49J

13.Calor perdido por el agua

14.Total de calor perdido:

15.Calor necesario para elevar la temperatura del agua
resultante de la fusión del hielo hasta la temperatura de
equilibrio:

16.Calor usado para derretir el hielo:

17.Calor de Fusión del hielo:

19.Error(E):

Porcentaje de error:

Error relativo(R):

Error Porcentual(P):

• ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRES

Debido a que en el proceso de pesaje se involucra tanto
el instrumento como la persona la
incertidumbre asociada a las masas será de 0.005
gramos ya que no podemos estar seguros que la
bascula estaba bien calibrada ni que en el momento de tomar la
medida el observador tuvo el suficiente cuidado al medir el
peso.

La incertidumbre asociada a la temperatura será
de 0.5
debido a los mismos motivos de la incertidumbre de las
masas.

La incertidumbre de el cambio de temperatura
es:

Como la masa del agua depende de la resta de la masa
del calorímetro con agua menos la del calorímetro
su incertidumbre será 0.16g

Al igual que la masa del agua, la masa del hielo fue
el resultado de la resta de la masa del calorímetro mas
agua mas el hilo derretido menos la masa del calorímetro
mas agua, entonces la incertidumbre asociada será
0.16g

Donde el Calor = es el calor ganado o perdido, la incertidumbre de la
masa,

M = la masa utilizada en el calculo, = la incertidumbre del
cambio de temperatura y = el cambio de temperatura. Como estas incertidumbres
son asociadas tanto como a la incertidumbre de la masa y de la
temperatura se puede observar que son un poco altas ya que la
medición de los calores requiere de otros
procesos tales como la medición de la masa y la
temperatura, entonces las incertidumbres en el experimento serian
mas altas.

El calor especifico del agua y el aluminio son tomados
como valores
verdaderos estos no tendrán una incertidumbre.

10.
Bibliografía

• Física Fundamental 1. Michael Valero.
  Editorial Norma, Colombia.
  1996.
• Física Vol. I. La naturaleza de las cosas.
  Susan M. Lea, John Robert Burke. Editorial international
  Thomson. México 1999
• Física tomo I. Cuarta edición. Raymond A. Serway. Editorial
  McGraw-HILL. México 1997
• Física. Elementos de Física. Sexta
  edición. Edelvives. Editorial Luis Vives S.A. Barcelona
  (España); 1933
• Física I, grado 10º. Eduardo Zalamea,
  Roberto Paris E, Jairo Arbey Rodríguez. Educar Editores,
  Bogota 1985
• Mecánica. ENOSA MA-1. Guía de
  experiencias. Departamento de material didáctico de
  ENOSA. José Luis Hernández; José Maria
  Vaquero, Maria Jesús Carro, Carlos Parejo.
• Guía

Presentado por:

Marcela Díez

Oscar Cruz

Oscar Guevara

Carolina Ospina

Presentado al Profesor:
Alberto Benavides

Presentación del laboratorio: 28 – 09 –
2001

Lugar donde se realizó práctica:
Laboratorio de Química de la
Pontificia Universidad
Javeriana seccional Cali 21- 09 – 2001