ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B

Título de la práctica:

Calor latente

Profesor:

Ing. José Alexander Ortega Medina Nombre:

Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

Miércoles, 3 de agosto de 2011 Paralelo:

6

Término – Año:

I Término 2011

RESUMEN:

Se determinó el calor latente de fusión del hielo, tomando un trozo de hielo con una temperatura inicial, vertiéndolo en un recipiente con 5mm de agua en 97ºC. Después de unos segundos, se retira el hielo y medimos la cantidad agua ayudado con una jeringa, con estos datos calculamos el calor latente de fusión. Como resultado se obtuvo un calor latente de fusión de 75,78 . Se obtuvo un error de 5,27%. Así mismo se determinó el calor latente de condensación, se coloca en 1 minuto el extremo del tubo dentro de la lata para que el vapor que sale del tubo se condense, medimos esa cantidad de agua y luego procedemos a introducir el extremo del tubo dentro de la lata pero con un trozo de hielo en su interior, esperamos 1 minuto y medimos la cantidad de agua que se encuentra en el interior con estos datos calculamos el calor latente de condensación. Como resultado se obtuvo un calor latente de condensación de 492,67 . Se obtuvo un error de 8,76%.

OBJETIVO:

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

EQUIPO:

Una lata pequeña hielo jeringa reverbero generador de vapor Agua

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Se sabe que generalmente, la materia puede existir en estado o fase, solido, liquido o gaseoso. Los cambios de un estado a otro van acompañados de absorción o desprendimiento de calor, pero la temperatura se mantiene constante. Son profundas alteraciones de las fuerzas moleculares. En la fusión se altera la regularidad de la conformación cristalina del sólido. En la vaporización, las fuerzas moleculares se reducen a cero. Así, se puede definir: El calor de transformación o latente L, como la cantidad de calor necesaria para cambiar el estado de un cuerpo, dividida por la masa del cuerpo; es decir:

Esta definición es válida para los calores de fusión, congelación, vaporización, condensación y sublimación. Las temperaturas a las cuales ocurren los cambios de estado se llaman puntos de fusión o congelación, puntos de ebullición o condensación, etc. Los calores de transformaciones y los puntos de fusión, ebullición,… dependen de la presión. No se debe olvidar que la definición de L se deduce el calor que recibe un cuerpo de masa m, cuando se funde el totalmente.

EXPERIMENTO:

a) Medición del calor de fusión del hielo. Para este y el siguiente experimento, se debe congelar una lata medio llena de agua y llevarla al laboratorio en el momento de la práctica. Es responsabilidad de cada estudiante lograr este cometido. En el laboratorio se debe poner a hervir agua (temperatura t de 92 a 100°C). Con una jeringa retirar una cantidad de masa M de agua hirviendo y verterla dentro de la lata con hielo, como se muestra en la figura 1 (antes de esta operación vaciar toda el agua que haya). Después de algunos segundos, verter el agua que hay en la lata en un recipiente y medir su volumen (con la jeringa), lo que nos da la masa total M'. Por tanto, la masa de hielo fundido es

. Si L es el calor de fusión del hielo, se tiene:

b) Medición del calor de condensación del agua.

Poner a hervir el agua del generador. Cuando haya abundancia de vapor (temperatura t de 92 a 100°C), colocar el extremo del tubo dentro de una lata vacía, situada en agua fría, y empezar a cronometrar. Después de cierto tiempo (1 minuto, por ejemplo) se retira el tubo, y con una jeringa se mide el volumen del agua, de masa M. (figura 2) Colocar el tubo de vapor dentro de la lata con hielo (antes de esta operación vaciar toda el agua que haya) y esperar el mismo tiempo anterior (esto nos garantiza la misma cantidad de vapor). (figura 3)

Después de algunos segundos, verter toda el agua en un recipiente y medir su volumen, de masa M'. La masa de hielo fundido es, por tanto, m = M' - M. Si L es el calor latente de condensación, se tiene:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Aseguramos de cumplir con las normas de seguridad dentro del laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la realización de la práctica.

2. Con la explicación dada por el ingeniero procedemos a trabajar. 3. Realizamos los pasos dichos anteriormente. 4. Completamos la tabla de datos. 5. Realizamos los cálculos respectivos para medir el calor de fusión

del hielo y el calor de condensación del agua. 6. Escribimos las conclusiones. 7. Completamos las preguntas que se encuentran al final de la

práctica.

TABLA DE DATOS:

Fusión del

hielo Condensación

del agua

M (mm) 5±0,1 3,6±0,1

M’ 12,4±0,1 30±0,1

T 97±0,1 94±0,1

CÁLCULOS:

Medición del calor de fusión del hielo. M= masa del agua hirviendo M’=masa del agua hirviendo + masa del hielo fundido m= masa del hielo fundido

Medición del calor de condensación del agua. M= masa del vapor de agua a temperatura ambiente M’=masa del vapor de agua + masa del hielo fundido m= masa del hielo fundido

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 Calor fusión del hielo= 80(cal/gr)

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 Calor condensación del agua= 540(cal/gr)

TABLA DE RESULTADOS:

GRÁFICOS:

Fusión del hielo Condensación del agua

M (mm) 5±0,1 3,6±0,1

M’ 12,4±0,1 30±0,1

m 6,4±0,2 26,4±0,2

T 97±0,1 94±0,1

L 75,78±3,96 492,67±5,16

Figura 1 Figura 2 Figura 3

DISCUSIÓN:

Tabla de datos: El mal uso que se da al equipo influye en nuestros cálculos del calor latente o calor de fusión del hielo y el calor de condensación del agua. La toma correcta de estos datos será importante para la obtención de resultados con errores mínimos.

Cálculos: Aplicar correctamente las fórmulas y datos fue la clave para que la práctica tenga éxito. Calculamos el calor de fusión del hielo y el calor de condensación del agua, se obtiene valores aproximados lo que se puede decir que los cálculos fueron los correctos.

Tabla de resultados: Terminando de realizar los cálculos, se procede a completar la tabla. Comparando el valor teórico con el experimental. se puede apreciar la aproximación de los calores latentes.

Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos.

Resultados: Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos observado.

CONCLUSIONES: Se comprobó el principio de la conservación de la energía, el cual

establece que la energía total inicial de un sistema es igual a la energía final total del mismo sistema.

Afianzamos los conceptos de calor latente, fusión y condensación. Determinamos valores que fueron aproximadas a los resultados

esperados.

Se obtuvo: (calor de fusión del hielo), su valor

teórico se aproxima al valor experimental hallado. Al calcular el valor del calor de fusión del hielo obtuvimos un 5,27%

de error comparado con el valor teórico.

Se obtuvo: (calor de condensación del agua), su

valor teórico se aproxima al valor experimental hallado. Al calcular el valor del calor de condensación del agua obtuvimos un

8,76% de error comparado con el valor teórico. Los errores son aceptable y se puede decir que la práctica fue

desarrollada exitosamente.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: Guía de Laboratorio de Física B. Física Universitaria – Sears, Zemansky. Valero, Michel (1994) Física Fundamental I.